See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/314462759 La Huella de Carbono en la Agroindustria Book · January 2014 CITATIONS READS 2 1,470 1 author: Ernesto Francisco Viglizzo CONICET/INCITAP Instituto de investigaciones en ciencias de la tierra y el ambiente productivo 76 PUBLICATIONS 2,419 CITATIONS SEE PROFILE Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Actualmente estoy dedicado a estudiar relaciones entre seguridad alimentaria e impacto ambiental. View project All content following this page was uploaded by Ernesto Francisco Viglizzo on 10 March 2017. The user has requested enhancement of the downloaded file. La huella de carbono en la agroindustria Editor Ernesto Viglizzo Autores Federico Frank, Gustavo Montero, Florencia Ricard, Valeria Sirotiuk, Ernesto Viglizzo EEA Anguil “Ing. Agr. Guillermo Covas” Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Diseño Gráfico Dis. Gráf. Francisco Etchart Impresión Gustavo J. Moyano Luisa Blatner de Mayoral Impreso en los talleres gráficos de la EEA INTA Anguil “Ing. Agr. Guillermo Covas” Tirada de 500 ejemplares Febrero de 2014 La huella de carbono en la agroindustria / Federico Frank ... [et.al.]. ; Editado por Ernesto Viglizzo - 1a ed. – Anguil, La Pampa : Ediciones INTA, 2014. 88 p. : il. ; 28x20 cm. ISBN 978-987-521-473-6 EDICIONES INTA EEA INTA Anguil Ing. Agr. Guillermo Covas (6326) Anguil, La Pampa, Argentina. 1. Carbono. 2. Agroindustria. I. Frank, Federico CDD 661.068 1 prólogo 1 El texto que aquí se presenta es un aporte preliminar al tema “huellas ambientales” en las cadenas agroindustriales en Argentina y, también, motivadora pues presenta a un grupo de profesionales vinculados al INTA, Regional La Pampa- San Luis y a la actividad privada que están trabajando en la temática, quienes ilustran con ejemplos algunos progresos iniciales alcanzados. Como señala Ernesto Viglizzo, la Argentina invierte escasos recursos en la investigación de huellas ambientales para el agro-negocio con lo cual este texto se manifiesta valioso por el esfuerzo de sus autores de involucrase en la temática y lo que ello significa de debatir, emplear y validar metodologías apropiadas para trabajar las huellas ambientales. La Estación Experimental Agropecuaria Anguil “Ing Agr. Guillermo Covas” en La Pampa acompañada por el Área Estratégica Gestión Ambiental del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria se han complementado para elaborar este texto. sector privado quienes tendrían/tienen una tarea relevante de aportar información veraz sobre consumos energéticos y emisiones en los distintos pasos o etapas que integran los procesos agroindustriales como de mercadeo. El escrito justamente hace visible la necesidad –casi perentoria- de un mayor involucramiento público-privado en las “huellas ambientales” de manera de posicionar al país como así dar argumentos para las diversas negociaciones que involucran “barreras para-arancelarias ambientales” que pueden perjudicar nuestros productos agroalimentarias y agroindustriales en los mercados del mundo. El Consejo Regional y esta Dirección Regional hacemos votos de que el texto sea un aporte a la academia, a los decisores políticos y empresarios y productores relacionados a las cadenas agroindustriales y agroalimentarias. Ing. Agr. (Dr) Ricardo Dominic Thornton El índice invita al debate, fundamentalmente con respecto al rol del Estado, pero también del Director Centro Regional La Pampa-San Luis La huella de carbono en la agroindustria 3 4 EEA INTA, Anguil prólogo 2 Es creciente en el contexto internacional la demanda de productos de calidad, diferenciados no solo por la sanidad o inocuidad, sino por la calidad de los procesos en relación a la consideración de la salud ambiental en todas las etapas de su producción. La salud del ambiente puede medirse, entre otras formas, por la emisión de gases efecto invernadero, el uso sostenible del agua, la conservación de la biodiversidad, la conservación de la oferta de servicios ecosistémicos o la calidad de vida de las poblaciones rurales. En este sentido, las convenciones internacionales y los mecanismos comerciales fijan pautas y eventualmente ejercen presiones o restricciones para el respeto de estándares de calidad y crecientemente, requieren la certificación de los procesos productivos. Estas restricciones suelen ser particularmente desfavorables para productos de países en desarrollo, sobre todo en relación a los productos de la tierra. Consecuentemente, es clave para los países poder generar estimaciones nacionales que reflejen el desempeño ambiental de las diversas actividades productivas dentro de estándares que satisfagan no solo criterios internacionales sino convenientes condiciones para las políticas de la producción nacional. Estas mediciones apuntan a determinar lo que se denominan las “huellas ambientales” de la producción agroindustrial. Las huellas ambientales representan evaluaciones económicas de diferentes actividades productivas, traducidas en valores de naturaleza biológica o capital natural requerido para sostener las economías humanas. Las huellas de Carbono, presentadas en este libro para la producción de cultivos de granos, pasturas y oleaginosas y de sus derivados en harinas, aceites y lácteos, mide la cantidad de emisiones de gases de efecto inver- nadero (GEI) expresada en equivalentes de CO2, que son liberadas a la atmósfera como resultado de las intervenciones humanas en los eslabones del proceso que describe el ciclo de vida de un producto. Este proceso parte de la producción primaria de las materias primas utilizadas hasta el desecho final como residuo. De esta manera el consumidor puede tener una idea del potencial de contaminación del aire resultado de los productos que consume. En ese sentido, estos primeros ensayos de cuantificación de la huella de carbono en parte de la producción agroindustrial, representan un avance muy importante para analizar el impacto ambiental de estas producciones en Argentina. Al mismo tiempo, ponen en superficie la complejidad de sus cálculos por la complejidad de las tramas de factores involucrados en los procesos productivos y la naturaleza intersectorial e interdisciplinaria de su abordaje. Esta naturaleza compleja se refleja en la dificultad para lograr estimadores objetivos y representativos de las particularidades nacionales involucradas en los impactos documentados en el país, pero valorados como impactos en el extranjero. El análisis particularizado en cada capítulo, muestra muchas diferencias en los aportes de CO2 entre cultivos y entre las etapas productivas, y que no obstante la producción primaria tiene su gran importancia, en algunos casos, el eslabón de la industrialización y el consumo, son las que se llevan sumadas la mayor parte de la huella. Esto implica por un lado, que debido a que la Argentina exporta gran parte de su producción, la valoración final de la huella debería estar muy contextualizada en el etiquetado que suele encontrarse en los mercados internacionales y que no puede ser atribuida exclusivamente al país La huella de carbono en la agroindustria 5 productor de la “commodity”. Por otro, los avances aquí presentados nos invitan a revisar cuidadosamente nuestros hábitos cotidianos y las actitudes que tenemos respecto al uso de la energía y el manejo que hacemos de los residuos de lo que consumimos. Sin dudas, contar con la información aquí generada es un gran paso en la comprensión de la contribución de la producción al calentamiento global. Sin embargo, son muchos los aspectos a revisar en vista al mejor desempeño ambiental, que excede el proceso productivo y los mecanismos de intercambios económicos que son los que más fácilmente se suelen vincular con el impacto al cambio climático. La lectura de los capítulos que componen este libro, me estimula a pensar que no alcanza con generar cifras de impacto ambientales, si no se integran a los hábitos de la vida cotidiana de los habitantes. En ese sentido, es necesario mejorar el nivel de conocimiento de los ciudadanos comunes sobre lo mucho que podemos hacer para contribuir al mejoramiento del ambiente, y también el rol de la educación en todo este proceso. 6 EEA INTA, Anguil Es posible que bajo la mejor hipótesis de un aprendizaje colectivo y comprometido, la problemática de las huellas vinculadas al proceso productivo podrá relativizarse en vistas a que hay mucho más que podemos hacer desde el compromiso de los consumidores y los hábitos de cada habitante del planeta. Desde el INTA y con la colaboración de otras instituciones del sector debemos impulsar el desarrollo de metodologías y análisis del desempeño ambiental de los procesos agroindustriales, y con esta información, potenciar el compromiso de la sociedad para cuidar la salud de los ecosistemas y contribuir al desaceleramiento del calentamiento global. Tenemos políticas y compromisos nacionales e internacionales, pero debemos trabajar para su cumplimiento y mejorar la educación para elevar el compromiso social con el ambiente. María Elena Zaccagnini Coordinadora Área Estratégica Gestión Ambiental prefacio Este pequeño libro tiene la módica intención de disparar un abordaje preliminar acerca de las “huellas ambientales” en las cadenas agro-industriales en Argentina, e ilustrar con ejemplos algunos progresos iniciales realizados en la EEA Anguil del INTA. Basados en una breve experiencia, procuramos en este texto generar un marco conceptual provisorio para instalar el tema, y puntualizar algunas ventajas potenciales que tendrían los abordajes tempranos. Asimismo, es una oportunidad para sacar a la luz dificultades encontradas a la hora de avanzar sistemáticamente en la construcción de modelos operativos estandarizados destinados a la comunidad de la agroindustria y los agro-negocios. Una pregunta de arranque es inevitable: ¿Por qué es necesario valorar Huellas Ambientales? La respuesta es relativamente simple: porque el calentamiento global ha colocado a los países frente al desafío de generar mecanismos efectivos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y abordar mecanismos para mejorar la gobernabilidad ambiental del planeta. En este sentido, asignar un valor de emisión en distintas cadenas industriales (del agro y de otros sectores de la economía y la sociedad) es una manera efectiva de resolver problemas asociados al agro-negocio. La transparencia buscada en estos mecanismos ayudará seguramente a prevenir la aplicación de barreras para-arancelarias e impulsará la auditoria y certificación de productos “ambientalmente seguros” en la góndola de los supermercados. En última instancia, podemos inferir que las “huellas” de los productos y procesos agroindustriales serán un mecanismo futuro para premiar o penalizar conductas ambientales. ¿En qué punto estamos? Aún cuando se tienda a la unificación de métodos y estándares a escala global (por ejemplo, dentro de la concepción de normas ISO), la valoración de la Huella de Carbono está regida todavía por criterios bastantes caóticos que dependen de los métodos aplicados. Los “contadores” de carbono permiten en cierto sentido manipular los números de manera que generen un beneficio a quien opere el sistema. Buena parte de la valuación de huellas en empresas está a cargo de auditoras y certificadoras privadas que aplican procedimientos crípticos al ojo externo. Pese a ello, existen esfuerzos internacionales destinados a poner en caja y conferir objetividad a valoraciones que parecen tener, en la actualidad, una elevada carga de subjetividad. Los esfuerzos más significativos para estandarizar metodologías objetivas parecen darse en las cadenas de los productos forestales, en las cadenas de la soja y el girasol, y en los biocombustibles (principalmente biodiesel de soja), que tienen un alto peso económico en el mercado mundial. ¿Cuál es el estado del arte en Argentina? La Argentina no ha invertido todavía montos significativos en la investigación de huellas ambientales para el agro-negocio; por lo tanto, estamos a considerable distancia de otros países y organismos internacionales que sí lo hacen. De cualquier manera, nos es posible acceder a una parte de la información y de los datos que esas iniciativas van generando, y eso nos sirve para ir desarrollando nuestros propios sistemas de evaluación. Los esfuerzos de cuantificación más concretos parecen focalizarse en pocas instituciones que buscan cuantificar estos procesos. La EEA Anguil del INTA ha realizado algunos avances tendientes a modelar las emisiones en cadenas que históricamente han tenido valor exportable para la Argentina (soja, girasol, maíz, trigo, carne, leche). La huella de carbono en la agroindustria 7 ¿Qué problemas nos impiden avanzar? Un problema generalizado que tenemos en Argentina es creer que la cadena de cada producto comienza y termina en el potrero o en la tranquera del establecimiento rural. Es allí donde se inicia el proceso de evaluación de la huella, pero no donde termina. La noción básica que debe regir la evaluación de una huella ambiental es la necesidad de considerar todos los eslabones de la cadena agroindustrial estudiada, “desde la cuna hasta la tumba”, terminando en la góndola del supermercado o en la bolsa de residuos del consumidor doméstico. Cuando se valora la huella de carbono midiendo únicamente cambios en la materia orgánica del suelo o en las emisiones del ganado, solo se está evaluando parcialmente el primer eslabón de la cadena. Faltan todos los eslabones restantes (transporte, almacenamiento, procesamiento, embalaje, etc.). Es en aquellos eslabones posttranquera donde el trabajo se complica. Hay un abundante soporte metodológico y de datos de campo para estimar emisiones de la producción primaria en la Argentina provenientes de estudios en establecimientos reales y de mediciones de campo y laboratorio, pero son muy escasas las mediciones disponibles para los restantes eslabones. Las razones son simples: el INTA tuvo tradicionalmente un acceso fácil a los campos de productores, pero el acceso a los procesos industriales no es tan sencillo. Por otra parte es bastante difícil en las industrias desagregar los consumos energéticos y emisiones en los distintos pasos o etapas que integran un proceso industrial, ya que 8 EEA INTA, Anguil los consumos de gas y electricidad, por ejemplo, aparecen en las facturas de pago como un valor altamente agregado, sin discriminar. Es necesario desarrollar una metodología que permita inferir la partición de la energía en las distintas etapas de procesamiento en planta. ¿Cuál debería ser el rol del estado en Argentina? No hay duda de que las instituciones públicas de investigación deben definir su rol estratégico frente a la problemática de las huellas ambientales. Es claro que el estado no podría cumplir funciones de auditoria ni de certificación para las empresas del sector agro-industrial. En general, este rol es derivado a empresas especializadas del sector privado que están inscriptas y acreditadas por organismos específicos que poseen los países importadores en las economías desarrolladas. Pero los organismos de investigación y transferencia tecnológica pueden facilitar el proceso poniendo a disposición de los usuarios nacionales información, procedimientos y protocolos que, idealmente, deberían estandarizarse dentro del país. Y más tarde, adecuarlos a los estándares internacionales dominantes. Dentro de este limitado marco de referencia, con esta contribución aspiramos a disparar un proceso que parece inevitable abordar. Ernesto F. Viglizzo INTA EEA Anguil/INCITAP CONICET contenidos Prólogo 1 3 Ricardo. D. Thornton Director Centro Regional La Pampa-San Luis Prólogo 2 5 María Elena Zaccagnini Coordinadora Área Estratégica Gestión Ambiental Prefacio 7 Ernesto F. Viglizzo INTA EEA Anguil/INCITAP CONICET Capítulo 1. Algo de historia y el presente 11 Ernesto F. Viglizzo INTA EEA Anguil/INCITAP CONICET Capítulo 2. Enfoques y métodos 19 Ernesto F. Viglizzo INTA EEA Anguil/INCITAP CONICET Capítulo 3. Producción Primaria 27 Federico C. Frank INTA EEA Anguil/ Fac. Cs. Ex. Y Naturales UNLPam Capítulo 4. Cadena de la Soja 34 Gustavo Montero Consultor Externo Capítulo 5. Cadena del Girasol 47 Gustavo Montero Consultor Externo Capítulo 6. Cadena del Trigo 56 Patricia Valeria Sirotiuk Fac. Cs. Ex. Y Naturales UNLPam Capítulo 7. Cadena del Maíz 71 Gustavo Montero Consultor Externo Capítulo 8. Cadena de los Lácteos 79 M. Florencia Ricard y Ernesto F. Viglizzo INTA EEA Anguil/INCITAP CONICET La huella de carbono en la agroindustria 9 10 EEA INTA, Anguil capítulo 01 Ernesto F. Viglizzo INTA EEA Anguil/INCITAP CONICET Algo de historia y el presente 1. De la huella ecológica a la huella de carbono La noción de Huella Ecológica surgió a comienzos de la década de 1960 a partir de estudios pioneros (Wackernagel et al., 2002) que tomaron nota de una aceleración del crecimiento económico, y un aumento paralelo del consumo per capita y del uso de recursos naturales, principalmente en las economías más desarrolladas. Las evidencias mostraban que el precio pagado a cuenta de ese enriquecimiento material era la degradación de los suelos, el agua, el aire, los bosques y el hábitat que ofrece refugio a la diversidad biológica. Los resultados de esos trabajos mostraban que la sobrecarga ecológica producida por el desarrollo social y económico podía llevarnos a un empobrecimiento de los recursos del planeta y un riesgo creciente de auto-destrucción. El concepto de Huella Ecológica (HE) es simple: consiste en convertir los flujos de energía y materia que ingresan a, o salen de, un país o una región en su equivalencia de tierra y agua utilizada. Expresada en términos más simples, la Huella Ecológica fue planteada como un instrumento de contabilidad destinado a valorar los requerimientos de consumo y los requerimientos de asimilación de desechos de una población o país o en relación a la cantidad de tierra productiva disponible (Wackernagel y Rees, 1996). De esta manera, aparecen países que tienen una pauta de consumo que excede su capacidad biológica para producir los bienes que consume, mientras otros países tienen una capacidad biológica de producción que excede a lo que consumen (Figura 1). En general, los países desarrollados caen en la primera categoría y por ello se dice que tienen una elevada Huella Ecológica. No solamente utilizan Figura 1: Huella ecológica y capacidad biológica de seis países seleccionados. Fuente: Hails et al., 2006. La huella de carbono en la agroindustria 11 todas sus tierras disponibles para producir, sino que deben recurrir a las tierras de terceros países (generalmente países en desarrollo) para adquirir los bienes demandados. Pese a que este enfoque permite ordenar a los países y regiones en función de sus impactos relativos sobre el planeta, los indicadores de HE suelen ser cuestionados por ecólogos y ambientalistas porque ofrecen valoraciones poco desagregadas y muy genéricas de daño ambiental, sin diferenciar impactos específicos que permitirían abordar soluciones en forma puntual. No obstante, inspirados en la noción de Huella Ecológica, hoy existen iniciativas que apuntan a diferenciar otras “huellas” de mayor especificidad temática, como las huellas del carbono, la energética, la hídrica, la mineral, etc. La Huella del Carbono (HC) constituye un componente importante de la Huella Ecológica total. Las estimaciones globales indican que la Huella Ecológica total de la humanidad (y naturalmente, la propia HC) no han dejado de crecer en los últimos 40-50 años. Más aún, existen autores que sostienen que el punto de equilibrio entre la Huella Ecológica y la capacidad biológica del planeta se habría quebrado a mediados de la década de 1980 (Brown y Kane, 1994). La HC adquiere importancia cuando la sociedad global se percata que las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) provocadas por el hombre tienen un impacto directo sobre el actual calentamiento global que sufre el planeta (IPCC, 2007). Los sucesivos informes del IPCC vienen dando cuenta de la inequívoca influencia que durante los últimos 200 años, a escala global, ha tenido el hombre en el calentamiento atmosférico y el cambio climático que hoy sufre el planeta. No se observan todavía señales de una reversión de tendencias en la emisión de GEI, y es poco probable que, aun revirtiendo esas tendencias, en las próximas décadas se detenga el proceso ya evidenciado. Pero aún si se lograran invertir estas tendencias, los efectos sobre la temperatura recién se apreciarían hacia fines del siglo 21. Sin embargo, más allá de este panorama poco optimista, existe un consenso dominante en la comunidad de naciones de la necesidad de poner el proceso de emisiones de GEI y su concentración en la atmósfera bajo condiciones de gobernabilidad global. 12 EEA INTA, Anguil 2. Carbono y ciclo de vida La HC es una medida que trata de cuantificar la cantidad de gases de efecto invernadero (GEI) emitida -expresada en equivalentes de CO2 - que es liberada a la atmósfera como resultado de intervenciones humanas. Comprende todas las actividades o eslabones de un proceso que describe el ciclo de vida de un producto, desde las materias primas utilizadas hasta el desecho final como residuo. De esta manera, el consumidor puede tener una idea del potencial de contaminación de los productos que consume. La HC representa el 50% de la Huella Ecológica total de la humanidad y es, sin duda, el componente que crece más rápidamente y genera mayor preocupación por sus efectos potenciales sobre el cambio climático. Es una expresión de la necesidad de recapturar los volúmenes de CO2 emitidos para mantener a la atmósfera global dentro de rangos térmicos estables. La HC varía notablemente en función del desarrollo relativo alcanzado por países, regiones y áreas dentro de los mismos países. En un artículo reciente, Charles et al. (2010) detectan, entre economías desarrolladas y economías en desarrollo, diferencias significativas en la HC que dejan los distintos eslabones de la cadena agroalimentaria, incluyendo la producción primaria, el transporte y el procesamiento, la distribución minorista, la venta en góndola y los desechos de consumo (domésticos y municipales). Como patrón general, mientras la mayor HC en las economías desarrolladas se concentra en el último eslabón (desechos del consumo doméstico), en las economías en desarrollo se concentra en los eslabones correspondientes a la producción primaria, y al transporte y procesamiento de los alimentos. Esta asimetría refleja el perfil definidamente consumista alcanzado por las sociedades desarrolladas, y la baja eficiencia (debido a pérdidas en cosecha, transporte y procesamiento) que muestran las sociedades menos desarrolladas. Actualmente, los problemas asociados a la HC se evalúan en un marco más general denominado Análisis del Ciclo de Vida (ACV) de un producto, proceso o servicio (Figura 2). El ACV apunta a diagnosticar y rediseñar procesos complejos bajo el supuesto que los recursos energéticos y las materias primas son finitos y que es necesario la Figura 2: Eslabones o etapas en el análisis de ciclo de vida (ACV) de un producto. sustitución de los mismos cuando éstos escasean y encarecen. Al mismo tiempo, se privilegia la reducción de residuos generados durante la producción y el consumo. En el sector agro-alimentario, el ACV supone un estudio detallado de las cadenas agroindustriales que estima, a través de varios indicadores (HC, consumo de energía fósil, acidificación atmosférica, eutrofización de aguas, etc.), los impactos de cada eslabón sobre el ambiente. Se están desarrollando modelos bastante precisos para evaluar estos impactos a nivel del eslabón de la producción primaria debido a que es relativamente fácil acceder a la información y los datos requeridos. Sin embargo, las evaluaciones se tornan más complejas a medida que se requieren datos acerca de los eslabones más alejados a la producción primaria, como el transporte, el procesamiento del producto, la distribución y los desechos generados luego de consumidos los productos de la góndola. La noción de ACV y su desarrollo no son nuevos (Papendiek, 2010). Se originaron casi simultáneamente en Estados Unidos y Europa durante la década de 1960. Formalmente, el primer ACV se registró en 1969 para la empresa Coca-Cola con el fin de disminuir el consumo de recursos y la can- tidad de emisiones al ambiente. Durante la década de 1970 se realizaron numerosos ACV en EEUU bajo el contralor de la EPA (Environmental Protection Agency) y consultoras privadas. Inicialmente, los desarrollos de ACV se concentraron en la industria de los envases (de vidrio, plástico, acero y aluminio) para bebida, la química, los plásticos y la construcción. Pese a los avances metodológicos registrados en los países escandinavos, las aplicaciones del ACV a los sectores agrícola y agro-industrial se encuentran todavía en una fase embrionaria de desarrollo (Zaénz y Zufía, 1996). Posteriormente, la organización internacional ISO (International Standardization Organization) se apoyó este desarrollo para tratar de establecer una estructura unificada de trabajo en sus enfoques, procedimientos y nomenclaturas (Cascio et al., 1996). El proceso fue evolucionando debido a que se incorporaron nuevas etapas de evaluación con sus respectivos desarrollos metodológicos, índices, coeficientes y software destinado a realizar ACV en procesos industriales y organizaciones de servicio. Actualmente, la estructura del ACV se representa a través de las normas ISO14040, ISO14041, ISO14042 e ISO14043. En la norma ISO14040, se establecen los fundamentos del ACV con sus etapas de evaluación, marco metodológico, preparación de La huella de carbono en la agroindustria 13 informes y revisión crítica. En las tres normas restantes se explican, en forma detallada, cada una de las etapas del ACV. Un reporte técnico adicional (ISO/TR14049) ejemplifica cómo aplicar la norma ISO14041 (Marsmann, 2000). 3. La responsabilidad de la sociedad y los agro-negocios La HC se ha convertido en un instrumento que contribuirá a que la sociedad, sus instituciones y sus empresas tengan un comportamiento socialmente responsable procurando seleccionar alternativas productivas menos agresivas para el ambiente y más sustentables en el largo plazo. Las empresas agro-industriales tienen la posibilidad de adherir de manera voluntaria a programas de reducción de emisiones GEI y a certificar sus productos y procesos a través de etiquetas que generen transparencia y un vínculo creíble entre los distintos eslabones de la cadena productiva y el consumidor final. En un valioso trabajo de revisión, Papendiek (2010) puntualiza que la valoración de la huella de carbono permite i) reducir la emisión de GEI y compensar las emisiones restantes, ii) identificar oportunidades para reducir costos, iii) Incorporar la reducción de emisiones en la toma de decisiones, iv) transparentar la responsabilidad ambiental del empresario, v) satisfacer la demanda de información por parte de los consumidores, y vi) favorecer la sustentabilidad de las economías. Papendieck (2010) discute en su informe las acciones en desarrollo respecto a estimaciones de la HC en los dos grandes mercados demandantes de alimentos a nivel mundial: la UE (EC, 2008) y EEUU (EPA, 2007). Señala la autora que la UE lidera las acciones tendientes a implementar los etiquetados ecológicos, mientras ya tienen lugar programas nacionales en Francia (Leyes Grenelle) y en el Reino Unido (Public Available Specification, PAS 2050). La Leyes Grenelle establecen el marco general para aplicar indicadores de buena práctica en las normas ISO de la serie 14000 y apunta a la instrumentación de un etiquetado voluntario a la fecha, pero obligatorio en los próximos años. El estándar británico PAS 2050, por su parte, es una norma para la medición de la HC que incorpora un método que evalúa emisiones GEI un producto a lo largo de su ciclo de vida, con- 14 EEA INTA, Anguil siderando las fuentes iniciales provenientes de la materia prima utilizada, el procesamiento del producto, el transporte, su distribución minorista y, finalmente, su desecho o reciclado doméstico. Este estándar puede ser empleado para evaluar una amplia gama de procesos formales e informales, y comunicar el comportamiento ambiental de la cadena evaluada a los consumidores. EEUU, mientras tanto, debate en el Parlamento un sistema de adopción de estándares de comportamiento ambiental y la imposición de aranceles en frontera. Antes o después, estas acciones conducirán al establecimiento de un etiquetado de HC de forma obligatoria en aquellos países que han comenzado a abordar el problema (Sedjo y Swallow, 2002; Jan, 2009). Países escandinavos como Dinamarca y Suecia han logrado importantes progresos metodológicos y han hecho aportes significativos para instrumentar sistemas de ACV destinado a cadenas relevantes de la actividad agropecuaria y agro-industrial (Ekvall et al., 2004, Wenzel et al., 2001). En Suecia varias cadenas de supermercados y restaurantes indican los kilos de dióxido de carbono emitidos para producir un kilogramo de los alimentos ofrecidos. En Alemania se intenta valorar la HC de varios productos, que más adelante serán etiquetados, mediante una metodología unificada que combina atributos de los sistemas ISO y PAS 2050. España también ha comenzado a transitar ese camino, teniendo como antecedente una iniciativa desarrollada en Andalucía que procura medir la HC en productos específicos de la región, como aceite de oliva, tomates cherry y una variedad de uva. En el Cono Sur de Sudamérica, Chile ha sido pionero en el desarrollo de una metodología propia de medición de HC y etiquetado en vinos, que se haría extensivo a frutas finas de exportación. En Argentina, el INTA (Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria) desarrolló un software denominado AgroEcoIndex® (Viglizzo et al., 2006) destinado a evaluar el comportamiento ambiental de empresas y áreas rurales. Junto a 18 indicadores, el modelo calcula la HC de las actividades agropecuarias en su primer eslabón (producción primaria), pero no avanza en estimaciones sobre otros eslabones que integran la cadena completa en un ACV. Este modelo ha tenido una importante difusión entre empresas rurales, grupos de pro- ductores y fondos de inversión en siembra de Argentina y países vecinos. Por otro lado, algunas empresas, como Aguas Danone y Aceitera General Deheza, han incursionado en estimar su propia HC. En Brasil, siguiendo el Greenhouse Gases Protocol, empresas como Petrobrás, Bradesco, Natura, Banco do Brasil y Wal-Mart entre otras, realizan una evaluación de su HC. SADIA es la primera empresa brasilera del sector de las carnes que, mediante planes de forestación, se incorporó en un proyecto de “carbono cero” que tiene como objetivo neutralizar el 100% de sus emisiones de CO2 debidas a la producción ganadera. EMBRAPA (la Empresa Brasilera de Investigación Agropecuaria) ha aportado un desarrollo tecnológico (APOIA-Novo Rural) de utilidad para evaluar impactos del sector agropecuario, entre ellos sobre la economía del Carbono (Stachetti Rodrigues et al., 2009). Este modelo ha sido chequeado con éxito en Brasil y Uruguay. Como apunta Papendiek (2010) en su informe, las evidencias disponibles sugieren que la implementación del etiquetado de HC en la agroindustria es una realidad próxima. Se debe remarcar que según un estudio de la Carbon Trust Foundation, muchos consumidores de EE.UU. y la UE, evaluados a través de encuestas, están dispuestos a tener en cuenta la HC al momento de realizar sus compras. 4. Huella de carbono y comercio Luego de la firma entre países de varios convenios de índole ambiental, en el año 1997 se firmó el Protocolo de Kyoto que entró en vigencia en 2005. A través de este instrumento los países signatarios acordaron una reducción voluntaria de las emisiones netas de Gases de Efecto Invernadero (GEI) durante el período 2008-2012 hasta alcanzar un nivel equivalente a las emisiones del año 1990. Esto dio origen al “mercado de carbono”, que estableció “unidades de emisión” para todos los países, de manera que los países que acrediten secuestro de carbono pueden vender a los países emisores parte del excedente en sus “unidades de emisión”. La creación del mercado de carbono crea, internamente dentro los países, la necesidad de rastrear la HC de distintos productos y procesos productivos en empresas agropecuarias e industriales. Los resultados y progresos alcanzados a través de este protocolo inicial y algunas ratificaciones posteriores (en Nairobi 2006) han sido hasta ahora más bien exiguos. En la Conferencia de Bali (Indonesia) del 2007 las partes acordaron una nueva hoja de ruta con vistas a una Cumbre Mundial en Copenhague en el 2008 que tuvo como propósito acordar nuevas metas para el período posterior al 2012. En Copenhague se rubricó una carta de intención entre 192 países, contando esta vez con el apoyo de EE.UU., China, Sudáfrica e India. Esta carta estuvo muy lejos de las expectativas generadas en Bali, ya que no fijó metas de reducción de emisiones, sino que creó un fondo de U$S 10.000 millones entre 2010 y 2012 para que los países más vulnerables afronten los efectos del cambio climático, y 100.000 millones anuales a partir de 2020 para instrumentar medidas de mitigación y adaptación. La Cumbre II de Río de Janeiro del 2012 ha sido juzgada por expertos como una nueva experiencia fallida. Es muy probable que en el futuro cercano se incluyan a la agricultura y la ganadería como actividades sujetas a obligaciones de reducción de GEI, cuyas emisiones de metano y óxido nitroso representan, respectivamente, el 47 % y 58 % de las emisiones totales. No es ésta una buena noticia para los países en desarrollo que exportan productos agropecuarios porque quedarán expuestos a presiones crecientes de reducción de emisiones. Como las emisiones en estos procesos productivos responden, en general, a constantes biológicas, los márgenes de acción y reducción son exiguos y se pueden convertir en un dolor de cabeza para los productores primarios y exportadores de alimentos y fibras. En este contexto, el no cumplimiento de pautas que comprometan la salud ambiental del planeta por parte de los países los va a someter a presiones crecientes, las cuales pueden materializarse en sanciones comerciales. La imposición de barreras al comercio recae, inevitablemente, sobre las empresas exportadoras, lo cual impone la necesidad de adoptar mecanismos que permitan auditar a través de terceros sus procesos productivos. El etiquetado “verde” (ambiental o ecológico) es un camino que el sector privado comienza a explorar para demostrar transparencia en su gestión ambiental. La HC La huella de carbono en la agroindustria 15 puede ser disparador de este tipo de etiquetado, incorporando más tarde otros indicadores de performance ambiental. La inversión en un sistema de “etiquetas verdes” no garantiza la apertura de nuevos mercados, pero al menos puede ayudar a evitar que mercados hoy existentes se cierren en el futuro. Las etiquetas “verdes”, que son adoptadas voluntariamente por algunas empresas con el propósito de diferenciar productos, pueden tener un simple fin informativo (comunicar a los consumidores características productivas deseables y comparables) o un fin acreditativo (certificaciones ecológicas y ambientales), lo cual demanda un arbitraje a cargo de terceras partes que auditan productos y procesos. La legalización entre países de este mecanismo puede dar lugar a la imposición de barreras comerciales a aquellos productos y procesos que no acepten voluntariamente el sistema. La HC puede servir de base, como ya se dijo, a un etiquetado “verde” surgido del ACV de un producto destinado al consumo interno o a la exportación. En la actualidad, el Reino Unido, Francia, Alemania y Bélgica están desarrollando iniciativas en esta dirección, y seguramente el sistema denominado PAS 2050 elaborado por el Reino Unido, es una de las más avanzadas. También se trabaja en la unificación de enfoques, criterios y metodologías para toda la UE. Sus fundamentos son saludables porque ayudan a generar credibilidad social y abrir o sostener mercados valiosos. Sin embargo, el sistema está expuesto a tergiversaciones y controversias acerca de los criterios y metodologías para medir las emisiones de C en cada eslabón de la cadena agro-industrial. Las economías agro-exportadoras alejadas de los centros de consumo de los países desarrollados (como ocurre con países del Cono Sur de Sudamérica) pueden quedar expuestas a la arbitrariedad de un mecanismo de valuación de emisiones del transporte transoceánico conocido como “food miles”, y que computa las millas recorridas para llegar a puertos de ultramar como una emisión adicional del producto cuando éste abandona el puerto de origen. La imputación de ese costo extra en C desbarata cualquier estrategia de los países productores para reducir drásticamente sus emisiones internas, y en la práctica se puede convertir en una peligrosa barrera de pro- 16 EEA INTA, Anguil tección comercial por parte de los países importadores. Hay supermercados en Reino Unido que solicitan la etiqueta de “food miles” en limones, manzanas, peras y carnes provenientes de países sudamericanos. Eso supone la obligación de identificar en cada producto exportado los kilómetros recorridos por el transporte interno en el país de origen, más los que surgen del transporte internacional, más los kilómetros recorridos hasta la góndola del supermercado. Los países perjudicados por este concepto contraponen otro de carácter ético denominado “fair miles”, que esencialmente es una invitación al juego limpio ante el proteccionismo ambiental que levantan algunos países desarrollados. Cargar las emisiones del transporte transoceánico perjudicaría notablemente, por ejemplo, a las exportaciones de carne desde países como Argentina, Brasil o Uruguay, ya que podría generarles una HC desfavorable si se la compara con la producción de carne local dentro de los propios países europeos. Pero si tenemos en cuenta que los sistemas intensivos de producción de carne en Europa consumen soja importada de Brasil y Argentina ¿cuál sería la verdadera HC de la carne europea teniendo en cuenta que el volumen de soja importada para consumo del ganado arrastra una carga muy alta en “food miles” que es varias veces superior al volumen de carne importada desde Sudamérica? El amplio abanico de herramientas y normas voluntarias (por ejemplo: eco-etiquetado en la Unión Europea) tendrán una notable incidencia en el mercado global. Impulsada por una creciente sensibilidad ambiental de las sociedades desarrolladas, ya no cabe duda que la legislación internacional aumentará las exigencias de contralor ambiental sobre las empresas exportadoras. Pero la presión también provendrá de la competencia ejercida por las empresas ambientalmente proactivas, o sea aquellas que tratarán de aprovechar las oportunidades comerciales emergentes y obtener ventajas de posicionamiento en el mercado. 5. Contando carbono En medio de estas cuestiones, es inevitable reconocer que el mundo avanza hacia la implementación de sistemas de contabilización del carbono similares a los sistemas de contabilización monetaria. Sabemos que en nuestros países una parte de la economía opera “en blanco”, es decir que se mueve dentro de un circuito formal y fiscalizado. Pero otra parte significativa se mueve dentro de un circuito informal que escapa a toda fiscalización; o sea, que opera “en negro”. La clásica omisión del pago de impuestos es un claro ejemplo de informalidad en los negocios. Los sistemas fiscales de los países organizados penalizan la “economía en negro” por razones de gobernabilidad, y por el costo económico y social que impone. De igual manera, en un mundo que avanza hacia una doctrina de gobernabilidad ambiental a escala global, los costos ambientales estarán sujetos a un análisis de trazabilidad que permita internalizarlos. Las tendencias que se registran en varias economía desarrolladas (principalmente de Europa occidental) indican que el “blanqueo” de la HC marcará la diferencia entre una economía de carbono formal y otra informal. El etiquetado de la HC en cadenas agro-industriales apunta a dar transparencia a los procesos productivos, y esa misma etiqueta podrá ser utilizada como un factor de diferenciación entre un commodity genérico y un producto de alta especificidad. Los mercados sofisticados, de alto poder adquisitivo, se inclinan a promover la compra de productos diferenciados de alta especificidad (Jan, 2009). Naturalmente, la trazabilidad del carbono en las cadenas agro-industriales impone un costo económico que las empresas adoptantes deben asumir. En ocasiones, esta trazabilidad se convierte en una ventaja competitiva para ganar nuevos mercados. Pero en otros casos, se asume como un costo inevitable que se acepta con el solo fin de retener mercados ya existentes. Sin duda, hay que reconocer que en este tipo de demanda subyace un cierto grado de hipocresía, ya que el etiquetado de HC asignado a un producto no siempre es interpretado por el consumidor debido a que carece de patrones numéricos de referencia para compararlos. En tales casos, la preferencia surge como resultado de una creciente “conciencia ecológica” de los consumidores o, simplemente, como una reacción emotiva a las estrategias de publicidad de los productos y procesos comercializados. Referencias • Brown, L., Kane, H. (1994). Full House: Reassessing the Earth’s Population Carrying Capacity. Worldwatch Environmental Alert Series, Worldwatch Institute Norton, New York. • Cascio, J., Woodside, G., Mitchell, P. (1996). ISO 14000 Guide: The New International Environmental Management Standards. McGraw-Hill Inc., USA. • Charles, H., Godfray, J., Beddington, J.R., Crute, I.R. y otros (2010). Food security: The challenge of feeding 9 billion people (Review). 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Environmental Assessment of Products, Volume 1: Methodology, tools and case studies in product development, ISBN 0-412-80800-5, Institute for Product Development. 18 EEA INTA, Anguil capítulo 02 Ernesto F. Viglizzo INTA EEA Anguil/INCITAP CONICET Enfoques y métodos El análisis de la huella de carbono involucra una operación analítica que tiene en cuenta cada uno de los procesos evaluados en cada eslabón de la cadena, y ofrece una idea aproximada de la cantidad (kg) de cada uno de los productos finales comerciables o consumible (ver cajas amarillas arriba en la caracterización de la cadena) producidos a partir de cada tonelada (1000 kg) de grano de soja ingresada a la cadena. La guía PAS 2050 (2011) sugiere seguir cuatro pasos metodológicos, a saber: 1) Definir los límites del sistema a estudiar y sus flujos de masa 2) Colectar datos en los distintos eslabones de la cadena a estudiar 3) Calcular la huella de carbono 4) Interpretar resultados y sugerir caminos de mitigación. 1. Límites del sistema y flujos de masa Para realizar el proceso evaluativo, se debe definir claramente el sistema a ser evaluado; es decir, decidir en qué puntos de la cadena iniciar y finalizar la evaluación. Puede ser (i) en el eslabón primario únicamente, cerrando los cálculos al momento de abandonar la tranquera de salida del establecimiento evaluado (“desde la cuna hasta la tranquera”), (ii) en el eslabón industrial (procesamiento) únicamente, terminando el cálculo cuando el producto abandona la plataforma de despacho de la planta (“desde la cuna hasta la plataforma de carga”), o (iii) el proceso integral desde el predio agropecuario hasta el destino final de producto (consumidores locales, puerto de exportación, distribuidor minorista, etc.). Idealmente, el proceso completo (“desde la cuna hasta la tumba”) conocido como Análisis del Ciclo de Vida (ACV), es el más significativo para tener una visión integral de las emisiones de gases de efecto invernadero por tonelada de producto final comercializado o consumido. Definir los límites del sistema es el primer paso en la evaluación, e implica delimitar el conjunto de elementos y componentes que aportan de la HC del producto o proceso a evaluar. Es decir, implica definir con claridad cuáles son los ingresos y salidas del sistema y cuáles son los procesos de transformación ocurridos en cada eslabón de la cadena a estudiar. Tantos los ingresos (energía, insumos, conocimiento) como las salidas (productos, procesos, servicios) en cada eslabón van acompañados por un factor de consumo de energía y de emisión de GEI. Generalmente, los límites del sistema son identificados mediante un diagrama de flujo que muestra los insumos, procesos, productos y subproductos que se utilizan y generan en cada paso unitario o eslabón de la cadena. El producto de un eslabón de la cadena puede ser un insumo del eslabón siguiente. El producto final, con su factor de emisión expresado en ton de equivalente CO2 por kg de producto (kg eq-CO2/kg producto) ofrece un número final acerca de la HC de ese producto evaluado. Y éste es, precisamente, el factor clave para comparar productos similares que se generan a partir de procesos industriales distintos. Dividir un proceso general en sus correspondientes procesos unitarios a nivel de cada eslabón de la cadena, facilita la identificación de las entradas, transformaciones y salidas del sistema evaluado. La huella de carbono en la agroindustria 19 El sistema, una vez definido, permite realizar un análisis del flujo de masa, que consiste en cuantificar la cantidad total de materiales (expresada en kg o litros) de los materiales que entran y salen de cada eslabón hasta quedar reducido a una cifra que representa la cantidad de producto final generado. Esto ayuda a visualizar cómo y donde cada material ha sido utilizado y/o transformado (PAS 2050, 2008). A medida que se acumulan los procesamientos que sufre el producto primario a lo largo de la cadena, la cantidad de masa se va reduciendo y las emisiones de GEI se van acumulando, de manera que toda la emisión GEI de la cadena analizada se concentra en el kg o litro de producto final producido. Por ejemplo, si la emisión que se genera al producir un kg de soja en el potrero es de unos 0,044 kg eq-CO2/kg de soja, la cantidad total de emisión acumulada para producir un kg de pellets de soja es de aproximadamente 1,060 kg eq-CO2/kg de pellets. Un análisis completo del ciclo de vida de un producto incluye varias etapas de análisis, a saber: (1) producción primaria, (2) transporte a planta procesadora, (3) procesamiento industrial, (4) transporte mayorista y minorista, (5) destino de venta (supermercado, puerto, etc.), (6) consumo doméstico y disposición final de los desechos (basura). El análisis puede ser abordado con distinto nivel de complejidad, de acuerdo al detalle de la información y de los datos a los cuales se tiene acceso. Cuanto más detallada sea la disponibilidad y recolección de datos a través de los distintos eslabones de la cadena, tanto más precisa será la estimación de la HC del producto final analizado. En la Figura 2 del Capítulo 4 de este libro se puede ver un análisis simplificado del flujo de masa de un producto dado, en este caso, la cadena de pellets de soja. En el enfoque que aquí utilizamos, la evaluación de cada kilogramo de producto final comerciable incluye (i) un análisis del flujo de masa (en kg), (ii) un análisis energético (en MJ/t) y (iii) un análisis de la Huella de Carbono (en equiv-CO2/ton). 2. Colección de datos Idealmente, el análisis debería estar basado en una meticulosa colección de datos físicos en 20 EEA INTA, Anguil cada eslabón de la cadena, y el acceso de primera mano a datos de emisión de cada insumo, actividad o proceso considerado. Pero esto raramente es posible por la dificultad práctica que existe tanto para obtener datos físicos de los eslabones considerados, como datos de consumo de energía y emisiones GEI de los insumos y actividades realizadas. En la generalidad de los casos, la información utilizada proviene de referencias bibliográficas (publicaciones sobre análisis de ciclo de vida) y valores default (por defecto) aportados por organismos nacionales (casi siempre de países industrializados) o internacionales que abordan esta problemática. 2.1. Análisis de matrices energéticas De acuerdo a la Agencia Internacional de Energía, la matriz energética mundial está estructurada alrededor de los combustibles fósiles, los cuales proveen más del 80% de la oferta de energía mundial. Alrededor del 60% de la electricidad que se utiliza en el planeta es de origen térmico, es decir que proviene primariamente de los combustibles fósiles (EIA, 2010). Esto tiene importancia porque la composición de la matriz energética de los países, y de las propias empresas productoras de bienes y servicios, puede diferir sustancialmente. Por ejemplo, la generación de electricidad en distintos países (ISCC 205, 2011 y EIA, 2010) responde a distintas matrices energéticas (Cuadro 1). Por lo tanto, sus factores de emisión suelen ser significativamente distintos. La matriz energética de Argentina, por ejemplo, muestra que la mayor parte de la energía que utiliza tiene carácter no renovable (90.9%), y es el gas natural la fuente principal energética. La matriz de generación eléctrica de Brasil o Nueva Zelanda, en cambio, se encuentra fuertemente apoyada en la generación de energía hidroeléctrica y otras fuentes renovables. El carbón mineral representa en China, India y Europa una muy importante fuente de energía para generar electricidad, siendo éste el combustible fósil con mayor potencial de emisión de GEI (Crompton and Wu, 2010). Por otro lado, de acuerdo a sus disponibilidades energéticas, las empresas agro-industriales pueden generar una combinación de fuentes que dan lugar a matrices energéticas específicas. Cuadro 1: Composición de la matriz energética y emisiones GEI por KWh de electricidad generada en varios países. Algunas pueden utilizar más energía hidroeléctrica; otras pueden utilizar más gas natural, resultando en patrones de emisión de GEI bastante diferentes. Como ejemplo, en el Cuadro 2 pueden apreciase algunas diferencias sustanciales en relación a los aportes energéticos y a la emisión unitaria de GEI de distintos combustibles. 2.2. “Memoria energética” y “memoria GEI” de los insumos utilizados Desde el punto de vista metodológico parece conveniente comenzar asignando todos los insumos, procesos y actividades en cada eslabón de una cadena agro-industrial un valor de consumo de energía expresado en MJ/kg de producto. Sobre esta base se calcula después la emisión de GEI, ya que está dependerá del “mix” de combustibles utilizados para generar esa demanda energética. La base energética será menos emisora si se utiliza energía hidroeléctrica, y más emisora si la electricidad proviene de una fuente térmica como el carbón mineral. Por ejemplo, si una industria debe utilizar hexano, ácido sulfúrico, hidróxido de sodio y cloruro de sodio como insumos para procesar cierto tipo de materia prima, en el Cuadro 3 se ofrece una estimación aproximada de la “memoria energética” (o sea, la energía utilizada) para producir una unidad (un kg o un litro) de cada uno de esos insumos. Luego, la “memoria GEI” de los mismos va a depender del “mix” de combustibles utilizados para generar esa energía. Probablemente, si Cuadro 2: Equivalencias para consumo energético y emisiones GEI de distintas fuentes de energía. La huella de carbono en la agroindustria 21 Cuadro 3: Equivalencias para consumo energético y emisiones GEI de distintos insumos utilizados en la cadena de la soja. porte, almacenado y secado de la materia prima o tratamiento de desechos y recuperación de subproductos. Ver ejemplos en Cuadros 5.1, 5.2 y 5.3. 3. Cálculo de la huella de carbono el insumo es elaborado en Brasil generará menos emisiones GEI que si es elaborado en China. Sin dudas, esto introduce complicaciones, ya que no todos los insumos que requiere una industria viene con certificación de emisiones GEI, y eso dificulta realizar un análisis riguroso de la HC en este eslabón de procesamiento. Un análisis similar debería aplicarse para el proceso de envasado o packaging. El Cuadro 4 muestra que el empacamiento de los productos es una de las operaciones más costosas en términos de consumo de energía y de emisión de GEI, aunque esta última variará de acuerdo a la matriz energética del país y de la propia empresa elaboradora de envases. En la actualidad es poco común encontrar envases que certifiquen su “memorias” energética y GEI. 2.3. “Memoria energética” y “memoria GEI” de actividades y procesos En el análisis deben incluirse todas las actividades y procesos que ocurren en cada uno de los eslabones de la cadena en estudio. Este enfoque es aplicable a actividades tales como las de trans- Una vez definidos los límites del sistema y bosquejado su flujo de masa, es posible proceder al cálculo de la HC. Se puede trabajar sobre el mismo diagrama del flujo de masa, o bien sobre una planilla Excel. Los datos sobre insumos y actividades pueden llegar al operador en formatos muy diferentes de acuerdo a las fuentes utilizadas de información. Como criterio rector, todas las emisiones GEI deberían ser expresadas por unidad (kg., ton., litro, MJ) de producto final, aunque también hay valoraciones que se expresan por unidad de materia prima producida en el campo (por ejemplo, fruta, soja, carne, leche, etc.), o directamente por hectárea productiva. Sin duda, esta conciliación de formatos y unidades es la parte más difícil de resolver. Pero debe ser claramente definida desde el inicio, sobre todo teniendo en cuenta que estos procesos deberán ser comparados con otros similares bajo un mismo formato y bajo las mismas expresiones. La guía PAS 2050 (2011) recomienda tener en cuenta tres reglas esenciales: (i) Al analizar el flujo de masa a través de distintos eslabones, se debe tener en cuenta el destino de los desechos y las emisiones que del mismo deriva. Por ejemplo, de cada 1000 litros de leche que ingresan a una planta, se producen entre 45 y 60 kgs. de queso, con varios subproductos (por ejemplo, suero) que pueden o no ser utilizados dentro de la planta Cuadro 4: Equivalencias para consumo energético y emisiones GEI de distintos sistemas de packaging en aceite de soja por litro envasado. Valores aproximados según varias fuentes. La carga a granel fue estimada a partir de operaciones similares en otros productos. Todos los cálculos están basados en envases de 1litro. La cantidad de envases en 1 tonelada de material son los siguientes: (i) en plástico de poliestireno (PET), un kg de PET (costo energético de producción, 66.8 MJ/kg) genera 26 botellas; (ii) un kg de vidrio (costo energético de producción, 12.7 MJ/kg) genera 3 botellas de vidrio; (iii) un kg de aluminio (costo energético de producción, 139.1 MJ/kg) genera 55 latas de aluminio. Fuente: IPCC (2006), donde se indica que hay grandes variaciones de acuerdo a la tecnología de manufactura utilizada. 22 EEA INTA, Anguil Cuadro 5.1: Valores sugeridos para transporte de productos agropecuarios y agro-industriales. Cuadro 5.2: Valores estimados para el secado de granos. Cuadro 5.3: Valores estimados para el tratamiento de desechos y recuperación de aceite en una industria aceitera. o la empresa procesadora. Las emisiones totales que se generen a partir de un producto que genera uno o más subproductos pueden distribuirse proporcionalmente entre ellos de acuerdo al valor económico que tienen el producto final y los subproductos. (ii) Los cálculos finales de HC deben ser transparentes para que la trazabilidad del proceso sea posible, y otros operadores puedan verificar todas las operaciones de cálculo realizadas. (iii) Deben registrarse todos los supuestos del cálculo, todos los datos reales y los datos default utilizados. Es importante tener en cuenta que algunas emisiones evaluadas pueden ser negativas, por ejemplo, cuando hay secuestro de carbono en un cultivo, una pastura o un bosque implantado. O la generación de electricidad u otro combustible a partir de subproductos de la biomasa. Son excepciones que pueden ocurrir. Una vez aportados todos los datos requeridos para cada eslabón de la cadena, el proceso de cálculo es sencillo, ya que consiste en realizar sumas parciales en cada eslabón de la cadena, y sumas acumuladas a medida que se pasa de un eslabón al siguiente hasta llegar a la etapa final del proceso estudiado (tranquera, plataforma de carga, góndola, puerto, etc.). Las HC de distintas cadenas agroindustriales pueden variar muy significativamente (Figura 1) y nos dan una idea del potencial de emisiones GEI de distintos productos que se consumen frecuentemente. En casos donde aparece una escasez crónica de datos, suele ser necesario utilizar simplificaciones inevitables. Por ejemplo, agrupar todos los insumos químicos bajo un factor genérico de “memoria energética” o “memoria GEI”. En esos casos, el PAS 2050 recomienda utilizar la opción menos favorable, o sea, la que impone un mayor consumo de energía o de emisión GEI. También sugiere registrar con claridad esta operación, y estar dispuesto a cambiarla si los registros de datos mejoran. Es importante confirmar que estas La huella de carbono en la agroindustria 23 Figura 1: Comparación de las huellas de carbono de distintas cadenas agroindustriales, desde la producción primaria hasta la plataforma de entrega en planta elaboradora. factores simplificados hagan una contribución modesta (por ejemplo, menos del 5 %) a la HC total. Si su contribución tuviera un peso muy alto en el resultado final, sería necesario recalcular en base a datos más específicos. Un aspecto importante a tener en cuenta es la comparación con procesos similares (registrados en la bibliografía) que permitan validar los resultados finales del cálculo. Esto es clave para entender el nivel de incertidumbre asociado a los cálculos realizados. Por ejemplo, si 1 kg de queso emite, de acuerdo a otros estudios reportados, entre 8 y 12 kg de equiv-CO2, una estimación superior a 20 kg de equiv-CO2/kg de queso levantaría una alta incertidumbre acerca de la consistencia del procedimiento seguido. La incertidumbre y la sensibilidad de los cálculos son aspectos importantes a tener en cuenta. La incertidumbre es un factor asociado a este tipo de estimaciones. Es necesario reconocer que los cálculos de la HC pueden estar fuertemente afectados por supuestos inevitables, baches de información o inexactitud en las “memorias” de energía utilizada y emisiones GEI. O sea, la calidad de la información y los datos utilizados es un factor de incertidumbre. Por eso es importante ser realistas y tener claro cuándo el cálculo de la HC será útil, y cuándo no lo será. Por ejemplo, el análisis de incertidumbre de los factores será clave si el eslabón estudiado tiene un peso muy alto en el resultado final de la HC. En tal caso, el análisis de sensibilidad del proceso estudiado puede dar pistas importantes para decidir si el grado de incerti- 24 EEA INTA, Anguil dumbre respecto de los cálculos de emisión es relevante o no. Estimar sensibilidad de los valores es relativamente simple, porque simplemente se hace una prueba cambiándolos para ver cómo inciden en el resultado final. Por ejemplo, si se modifica el medio de transporte utilizado, se puede apreciar cuánto se modifica la emisión total de carbono al final del proceso. Si se detecta un factor que genera alta incertidumbre y tiene alta sensibilidad en el resultado final, será inevitable volver sobre ese punto crítico del proceso estudiado para revisarlo con mayor detalle y buscar alternativas para mejorarlo. 4. Interpretar resultados y sugerir caminos de mitigación Sin duda, es ésta la etapa más relevante del estudio efectuado. El análisis de la HC en una cadena agro-industrial provee información esencial para identificar sitios y oportunidades de reducción de emisiones GEI a través de la cadena estudiada, y proponer una estrategia de manejo de las emisiones a escala organizacional. El aspecto clave es identificar los puntos críticos de la cadena donde las emisiones son muy altas o inestables, ya que ello servirá para programar e implementar una estrategia efectiva de mitigación. Sin embargo, es importante tener en cuenta que una detección relevante de puntos críticos va a depender de la calidad y detalle de los datos utilizados. Por ejemplo, si se realizara un análisis grosero de la cadena del queso en Argentina, Figura 2: Partición porcentual de las emisiones GEI por kilogramo de producto final en la cadena agroalimentaria de los quesos en Argentina. Fuente: Ricard y Viglizzo, capítulo 7 en esta misma publicación. podría rápidamente identificarse el eslabón más sensible de la cadena analizada. En la Figura 2 puede apreciarse que los esfuerzos de mitigación deberían focalizarse en la producción primaria, ya que es muy probable que en ese eslabón se concentren los puntos más críticos de la cadena del queso analizada. Sin dudas, hay estrategias factibles para reducir emisiones en este eslabón inicial: es posible lograr reducciones significativas, por ejemplo, reduciendo el número de vacas en ordeñe y reteniendo vacas de mayor productividad individual. Proporcionalmente se lograrán reducir significativamente las emisiones asociadas a los gastos de mantenimiento del animal: una vaca de alta producción en lugar de dos vacas de mediana producción significaría reducir sustancialmente los gastos de mantenimiento del sistema y consecuentemente las emisiones de metano y óxido nitroso (dos potentes gases de efecto invernadero). A través de un cambio en el régimen de alimentación y un tratamiento meticuloso de los efluentes del tambo también se puede lograr una reducción significativa de emisiones GEI. Es menester tener en cuenta que la localización de los puntos críticos de una cadena agroindustrial varía significativamente de un producto a otro. Como se puede apreciar en la Figura 3 al comparar cuatro cadenas, si bien los puntos críticos de las cadenas del queso y del pan de trigo se localizan en el eslabón de la producción primaria (es decir, dentro de la tranquera del campo), los puntos críticos de las cadenas del biodiesel de Figura 3: Peso relativo de los eslabones de producción primaria y procesamiento en las huellas de carbono de cuatro cadenas agroindustriales. La huella de carbono en la agroindustria 25 soja y el bio-etanol de maíz se ubican el eslabón del procesamiento industrial. Esto significa que una estrategia efectiva de mitigación de GEI debe encararse dentro de la tranquera del campo en las dos primeras, y dentro de las plantas procesadoras en las dos segundas cadenas. Sin duda, ésta es una interpretación muy grosera, y es claro que se debe profundizar en el detalle de estos eslabones para identificar los puntos más sensibles del sistema en materia de emisiones GEI. La manera en que se comunican los resultados de las cadenas evaluadas tiene importancia porque puede aplicarse a distintos fines: comunicaciones a la prensa, informes corporativos, informes a usuarios y grupos de interés, certificaciones de emisión GEI en envases, puntos de venta o sitios web, etc. Las certificaciones pueden ser realizadas por la propia empresa productora o institución proveedora del servicio, por un certificador externo comprometido, o por un certificador externo independiente. Esto debe ser comunicado con el producto para conferirle transparencia al proceso. La certeza respecto a los datos comunicados es esencial en toda comunicación a la sociedad, y esa certeza debe ser garantizada por auditores o evaluadores externos confiables. Un auditor externo garantiza la información que se comunicará a través de una revisión de la consistencia de los datos utilizados y los procedimientos de cálculo. Idealmente, el productor de un bien o servicio certificado debe convencer y ayudar a sus proveedores de que hagan lo propio para certificar una reducción generalizada de emisiones GEI a través de toda la cadena agroindustrial. Los esfuerzos de una actividad agroindustrial por reducir sus emisiones GEI (por ejemplo, en el eslabón de pro- 26 EEA INTA, Anguil cesamiento) pueden quedar neutralizados si adquiere insumos o procesos a proveedores que descuidan la respectiva emisión de sus actividades. De allí la importancia de que el producto certificado sea comunicado tanto hacia arriba (proveedores), como hacia abajo (clientes). La manera de encontrar una solución a este problema es compartir la propia experiencia de valoración de la HC con proveedores y clientes para estimularlos, o bien exigirles umbrales de tolerancia de emisión GEI que pueden limitar la adquisición del insumo o proceso cuando esos umbrales son excedidos. Referencias • Crompton, P. and Wu, Y. (2010). 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BSI London, British Library Cataloguing in Publication Data, 74 pp. capítulo 03 Federico Frank INTA EEA Anguil Producción primaria 1. Introducción y alcance de este estudio El término “Huella de Carbono” ha ganado dominio público en los últimos años, apareciendo en los medios, instituciones públicas y de gobierno, y también en el ámbito comercial. Está basado en el concepto de Huella Ecológica (Wackernagel y Rees, 1996), y hace referencia a las emisiones de gases invernadero que pueden asociarse a actividades humanas. Sin embargo, no existe demasiado consenso sobre cómo cuantificar la huella de C: si considerar solamente emisiones directas o también las indirectas, si considerar solamente CO2 o considerar además otros gases, etc. (Wiedmann y Minx, 2008). En concordancia con el resto de los capítulos de esta publicación, se definió la huella de C como la medida de las emisiones totales de gases invernadero causadas directa o indirectamente por las actividades productivas, acumuladas en el ciclo de vida de los principales productos agropecuarios. En este capítulo, se hizo referencia solamente a la etapa de producción primaria: desde los insumos hasta el producto puesto en la tranquera del establecimiento rural. En la mayoría de los productos de origen agropecuario, la producción primaria es una parte importante de las emisiones totales de gases invernadero, sobre todo en aquellos con poca elaboración posterior, y más aún cuando son de consumo interno. El objetivo de este trabajo fue cuantificar las huellas de C de los principales productos primarios del sector rural en la región pampeana de Argentina: trigo, girasol, maíz, soja, carne y leche. Esta ecorregión es la que más apor- ta a la economía agropecuaria nacional, ya que con menos del 15% de la superficie, concentró en promedio en los últimos años más del 70 % de la población, más del 50% del stock de ganado bovino, y más del 65% de la superficie cosechada de los cuatro principales cultivos (SIIA, 2012). 2. Fuentes de información y metodología utilizada La tarea de calcular la huella de C puede ser abordada de dos formas: analizando el proceso de producción “desde la cuna hasta la tumba”, o analizando las entradas y salidas a nivel de todo el sistema económico-ecológico (por ejemplo: para analizar la huella de una persona, o un sector de la producción). La primera, denominada “bottom-up”, permite mayor nivel de detalle (porque utiliza información específica), pero adolece de la dificultad para identificar apropiadamente los límites de los sistemas a estudiar (Wiedmann y Minx, 2008). No obstante, parece ser la mejor elección para analizar productos o procesos individuales. Para la cuantificación de la huella de C de los principales productos se utilizó información proveniente de un relevamiento de 200 establecimientos agropecuarios, realizado con el fin de evaluar el impacto ambiental de las actividades agropecuarias (Frank, 2007). Por medio de una encuesta estandarizada se registró la información concerniente al uso (o usos) de la tierra de cada potrero, las actividades que se realizaron sobre éstos, el rendimiento (en grano, carne o leche), y los insumos que se utilizaron en cada sistema de producción. Los productos agropecuarios fueron La huella de carbono en la agroindustria 27 clasificados de acuerdo a su rendimiento en “bajo”, “medio” y “alto”, y en el caso de los cultivos, a su sistema de labranza en “siembra directa” (SD) y “labranza convencional” (LC). Los productos ganaderos no pudieron clasificarse por sistema de labranza porque en general los animales pastorearon en distintos forrajes dentro de cada establecimiento, no necesariamente todos SD o todos LC. Las emisiones de gases invernadero se obtuvieron a partir de una adaptación de la metodología propuesta por IPCC (2006), que consiste en la suma y resta de los valores estimados para las distintas fuentes de emisión y secuestro, respectivamente. Los tres gases considerados fueron dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), y óxido nitroso (N2O). Los dos últimos se multiplicaron por su potencia invernadero (21 y 310, respectivamente), para totalizar los resultados en toneladas de Equivalente CO2 (Eq-CO2) por unidad de espacio y tiempo (ha y año). Luego, estos valores fueron afectados por el rendimiento, para ser expresados en kg de Eq-CO2 por kg de producto (o litros, en el caso de la leche). En primer lugar, se estimó la emisión de CO2 a partir del consumo de energía fósil y del cambio en el stock de C del suelo. El primero se obtuvo como la suma de los costos energéticos (en Mj) de los distintos insumos (plaguicidas, fertilizantes, alimentos, semillas) y actividades que consumen combustibles fósiles (labores, siembras, cosechas, aplicaciones). De acuerdo al tipo de com- bustible (diesel, nafta, electricidad), la energía fue convertida luego en emisiones de CO2. Los cambios en el stock de C del suelo (en Mg ha-1 año-1) fueron estimados a partir de la metodología propuesta por el IPCC, que contempla la interacción de factores como el uso de la tierra, las labranzas, y el manejo de los rastrojos. En segundo lugar, la emisión de gases invernadero por generación de CH4 deriva, en el sector rural, de dos fuentes principales: fermentación entérica y fermentación fecal. Como ambos valores dependen de la cantidad de animales y del tipo de alimentación, se utilizaron distintos coeficientes de emisión para producciones extensivas, semi-intensivas e intensivas (básicamente, porque hay más carbono en el pasto que en el grano). Finalmente, se calculó la generación de N2O en forma de emisiones directas e indirectas a partir del N aportado por fijación biológica, fertilizantes, excreciones animales y descomposición de los residuos de cosecha. Una mayor descripción de las metodologías utilizadas puede encontrarse en Frank (2007) o en Viglizzo y Jobbágy (2011). En todos los productos evaluados se estableció el sistema de análisis dentro de los límites físicos de cada establecimiento, en un año de producción (menos de un año en el caso de los cultivos de cosecha). Es decir, se consideraron los costos energéticos de los insumos utilizados en cada sistema de producción (cuánta energía costó producirlos), y se prorratearon los costos energéticos generales de los establecimientos Cuadro 1: Huella de C de los principales cultivos de cosecha en la región pampeana. Referencias: Entre corchetes tamaño muestral, entre paréntesis desvío estándar. 28 EEA INTA, Anguil (electricidad, combustible para vehículos, calefacción, etc.), pero no se consideraron otras actividades post-cosecha (transporte, acopio, secado, enfriamiento de la leche, etc.). Tampoco se consideró otra fuente importante de emisión de gases invernadero: la deforestación y otros cambios en el uso de la tierra. Esto fue debido a que, por un lado, existen limitaciones metodológicas sobre cómo asignar estas emisiones a los productos y, por otro, a que en la región pampeana éste no es un proceso que se esté dando en la actualidad. 3. Huella de C de los principales productos agropecuarios En el Cuadro 1 se pueden ver los valores medios y desvíos de las huellas de C de los principales cultivos en los establecimientos relevados, pertenecientes a la región pampeana, así como las contribuciones de los distintos gases a la emisión total. En los cultivos se cosecha se encontraron valores de entre 0,2 y 0,7 kg Eq-CO2 kg producto-1, siendo el maíz el de menor huella de C, principalmente por ser el de mayor rendimiento. Por ejemplo, Cederberg et al. (2008) reportaron para la producción de trigo (como parte de la cadena de la harina) un total de alrededor de 0,45 kg (sin tener en cuenta la pérdida de materia orgánica del suelo). También se encontraron diferencias entre las contribuciones de los distintos gases. Si bien la contribución del N2O fue de entre el 3 y 6% del total en todos, en girasol y soja se emitió alrededor del 70% del CO2 por pérdida de materia orgánica del suelo (un aspecto que no todos los estudios tienen en cuenta). En maíz y trigo este componente fue de alrededor del 50%, siendo lo emi- tido a partir del consumo de combustibles fósiles alrededor del 45%. Respecto a los distintos sistemas de labranza y niveles de rendimiento, se encontró en trigo (Figura 1) y en maíz (Figura 2) que no hubo demasiadas diferencias entre SD y LC, salvo en rendimientos “bajos”, menores a 3.000 kg ha-1 (Figura 1). Si bien la siembra directa se asocia a menor uso de combustibles fósiles y menor pérdida de C, el mayor uso de insumos y las mayores emisiones de N2O (asociadas a mayores fertilizaciones) pueden haber impedido que esto se exprese en los valores finales. En ambos cultivos, independientemente del sistema de labranza, al evaluarse rendimientos más altos (3.000–5.000, y >5.000) se encontraron menores emisiones. Esto se debe a que, al expresar la huella de C por unidad de producto, el denominador del cociente es mayor. En girasol, la huella de C correspondiente a rendimiento bajo (<2.000 kg ha-1) fue mayor en LC, pero en rendimientos altos (>3.000), esta relación se invirtió (Figura 2). Además, no se observó una disminución de la huella de C en los de rendimiento alto respecto de los demás. Este comportamiento extraño en girasol puede explicarse por varios motivos (distintas combinaciones de uso de insumos, tipos de suelo, niveles de rendimiento, etc.). Es necesario recordar que estos resultados no provienen de ensayos controlados sino de establecimientos reales, sujetos a numerosas eventualidades fuera del control experimental. Por ejemplo, si varios de los potreros bajo SD recibieron precipitaciones menores a los de LC (y, en consecuencia, tuvieron menores rendimientos), es esperable que las huellas de C de éstos hayan sido mayores. No obstante, la aplicabilidad de este tipo de información “obtenida a campo” Figura 1: Emisiones de gases invernadero (kg EqCO2 kg producto-1) del cultivo de trigo en tres niveles de producción y dos sistemas de labranza en la región pampeana. La huella de carbono en la agroindustria 29 Figura 2: Emisiones de gases invernadero (kg EqCO2 kg producto-1) del cultivo de maíz en tres niveles de producción y dos sistemas de labranza en la región pampeana. Figura 3: Emisiones de gases invernadero (kg EqCO2 kg producto-1) del cultivo de girasol en tres niveles de producción y dos sistemas de labranza en la región pampeana. Figura 4: Emisiones de gases invernadero (kg EqCO2 kg producto-1) del cultivo de soja en tres niveles de producción y dos sistemas de labranza en la región pampeana. compensa la pérdida de rigor metodológico frente a un diseño experimental. En soja, además de la disminución de las emisiones a medida que aumentó el rendimiento, se encontró que la huella de C de LC fue mayor a la de SD (Figura 4). Parte de este comportamiento puede explicarse por los rendimientos, que fueron mayores en SD (alrededor de 2.600 kg ha-1) que en LC (2.300). Además, los establecimientos 30 EEA INTA, Anguil bajo SD tuvieron menores consumos de combustibles fósiles (aproximadamente 3.600 contra 4.200 Mj ha-1 año-1 en LC) y menores pérdidas de C del suelo (280 y 380 kg C ha-1 año-1, respectivamente). Respecto a los productos ganaderos (Cuadro 2), se encontró para la carne un valor mucho menor a los encontrados en una revisión hecha por Sonesson et al. (2010) en producciones simi- Cuadro 2: Huella de C de los principales productos ganaderos en la región pampeana. Referencias: * en el caso de la Leche, el rendimiento es en litros ha-1. Entre corchetes tamaño muestral, entre paréntesis desvío estándar. lares (referidos como “average beef”) en Japón, Canadá, Reino Unido, Suecia y Brasil, quienes reportaron valores de entre 16 y 40 kg de Eq-CO2 por kg de carne libre de hueso, lo que equivaldría aproximadamente a entre 9 y 22 kg de Eq-CO2 por kg vivo. Las mayores contribuciones provinieron a partir del CO2 emitido por pérdida de C del suelo en las pasturas y verdeos (50%) y consumo de combustibles fósiles (poco menos del 40%), principalmente a partir del uso de suplementos alimenticios. Debido a las relativamente bajas cargas animales de los establecimientos relevados (promedio algo menor a 1 animal por ha), las contribuciones proporcionales de CH4 y N2O (que dependen directamente de la cantidad de animales) también fueron menores a las encontradas en la bibliografía. En la misma revisión citada ante- riormente, se puede ver que en promedio las contribuciones fueron de 60, 30 y 10% para CH4, N2O y CO2, respectivamente. Esto le confiere a la pradera pampeana una ventaja comparativa a la hora de ofrecer carne con menor huella de C. A diferencia de lo ocurrido con la carne, la huella de C de la leche en la región pampeana de Argentina fue similar a las encontradas en estudios provenientes de Europa, Nueva Zelanda y Estados Unidos, en los que se han reportado valores de entre 0,8 y 1,4 kg de Eq-CO2 por kg de leche fluida (Capper et al., 2009; Sevenster y de Jong, 2009; Flysjö et al., 2011). Respecto a la contribución de cada uno de los gases, alrededor del 85% de las emisiones provinieron del consumo de combustibles fósiles (alimentos y otros insumos, electricidad, labores en los forrajes, etc.). Esta Figura 5: Emisiones de gases invernadero de la carne (kg Eq-CO2 kg producto-1) y de la leche (kg Eq-CO2 L producto-1) en tres niveles de producción en la región pampeana. La huella de carbono en la agroindustria 31 proporción contrasta con lo reportado para Nueva Zelandia y Suecia (45 y 60% por CH4 y entre 10 y 15% por N2O, respectivamente), aunque en este estudio no se consideró la pérdida de materia orgánica del suelo (Flysjö et al., 2011). Respecto a la incidencia del rendimiento, tanto en carne como en leche se encontró una disminución de las emisiones de gases invernadero a medida que aumentó la producción por unidad de superficie (Figura 5). Si bien esto parece algo trivial, podría haber ocurrido que los mayores rendimientos hayan sido logrados a partir de todavía mayores usos de insumos (como sí parece haber ocurrido en el caso del girasol). Este comportamiento sinérgico entre producción y disminución de emisiones puede ayudar a la internalización del concepto de huella de C, ya que no implica una competencia entre lo productivo y lo ambiental, sino todo lo contrario. Los valores mostrados en los cuadros y figuras anteriores no pretenden ser representativos de la región pampeana, ni mucho menos. El relevamiento no fue realizado al azar, por lo que los establecimientos pertenecen a distintas zonas dentro de la región, desde “muy productivas” hasta “marginales. Esto significa que pudo haber casos extremos (por ejemplo: rendimientos muy bajos a causa de sequías) que resultaron en emisiones más altas que las esperables. Sin embargo, los valores sí dan una idea de la variabilidad que se puede encontrar en este tipo de estudios. Particularmente, en casi todos los productos, los valores medios del aporte de la “pérdida de C del suelo” a las emisiones de C totales fueron muy altos (alrededor de la mitad de las emisiones totales). Considerando que gran parte de la agricultura argentina se hace bajo siembra directa (intentando minimizar las pérdidas de C), se presentan en el Cuadro 3 las Huellas de C de los principales productos, pero en lo que se consideró como “sistemas de producción normales”, utilizando valores de rendimiento medio de los últimos 5 años (SIIA, 2012). Esto significa que se realizaron los cálculos bajo los siguientes supuestos: agricultura bajo siembra directa (cultivos y pasturas), suelos sin restricciones agrícolas, condiciones meteorológicas y rendimientos adecuados, ausencia de enfermedades, etc. Los valores de este ejercicio se acercan a lo que puede considerarse “la huella de C de la producción primaria en la región pampeana de Argentina”. 4. Consideraciones finales La estimación de la huella de C de los productos agropecuarios es una novedosa herramienta para analizar su potencial contribución al cambio climático, aún cuando no existe aún consenso sobre cómo calcularla, y cuando todavía existen numerosas incertidumbres, debidas principalmente a la simplicidad de los modelos, la falta de información confiable, y la variabilidad natural en los agroecosistemas. En este capítulo, se presentan valores para los principales cultivos y producciones pecuarias del país, que pueden ser tomados como el primer Cuadro 3: Huella de C (estimada) de los principales productos agropecuarios en la región pampeana, en “condiciones normales”. Referencias: Entre corchetes tamaño muestral, entre paréntesis desvío estándar. * En el caso de la leche en L ha-1. ** No se consideró la pérdida de C del suelo. 32 EEA INTA, Anguil eslabón en la estimación de la huella de C de muchos productos elaborados (principalmente alimentos y combustibles). Sin embargo, como se puede ver debido a la alta variabilidad encontrada, no conviene tomarlos como valores absolutos, ni representativos de la región. Solo hace falta considerar que, para el mismo nivel de tecnología e insumos, una disminución del rendimiento a causa de una plaga o sequía aumentaría automáticamente la huella de C de un cultivo determinado. Es por eso que las emisiones asociadas a la producción primaria deben ser necesariamente cuantificadas de manera específica en cada caso particular. Como se podrá ver en los demás capítulos de esta publicación, la contribución de la producción primaria a la huella de C de algunos de los principales productos derivados del agro en Argentina es muy importante (más del 50% en algunos casos). Además, existen soluciones tecnológicas que pueden aplicarse con el objetivo de reducir su valor (por ejemplo, manejar el suelo para mantener la fertilidad, disminuyendo tanto la pérdida de C como la necesidad de fertilización). Por todo esto, resulta de vital importancia identificar cuáles de los componentes contribuyen en mayor medida a las emisiones de un sistema de producción particular. Por ejemplo, en carne y leche, no hay demasiado que se pueda hacer respecto de las emisiones de CH4 y N2O de los animales, ya que son parte de su metabolismo, pero sí respecto del CO2 (uso de insumos, combustibles, mantenimiento del C del suelo, etc). Referencias • Capper, J.L., Cady, R.A., Bauman, D.E. (2009). The environmental impact of dairy production: 1944 compared with 2007. Journal of Animal Science 87:2160–2167. • Cederberg, C. Berlin, J., Henriksson, M., Davis, J. (2008). Emissions of greenhouse gases in a life cycle perspective from the food company Berte Quarn, in Swedih. SIKReport 777. The Swedish Institute for Food and Biotechnology, Göteborg, Sweden. • Flysjö, A., Henriksson, M., Cederberg, C., Ledgard, S., Englund, J. (2011) The impact of various parameters on the carbon footprint of milk production in New Zealand and Sweden. Agricultural Systems 104: 459–469. • Frank, F. (2007). Impacto agroecológico del uso de la tierra a diferentes escalas en la Región Pampeana de Argentina. Tesis presentada para optar por el grado de Magister Scientiae. FCA-UNMdP. Balcarce, Buenos Aires, Argentina. • IPCC (Panel Integubernamental de Cambio Climático) (2006). Revised 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. En: Reference Manual, Prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme (eds Eggleston, H.S., Buendia, L., Miwa, K., Ngara, T., Tanabe, K. Eds.) Vol. 4, Cap. 2–7, IGES, Japan. Disponible en http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/ [Consulta: 06/10]. • SIIA (Sistema Integrado de Información Agropecuaria) (2012). Estadísticas Agropecuarias Nacionales. Disponible en http://www.siia.gov.ar / [Consulta: 04/12]. • Sevenster, M., de Jong, F. (2009). A Sustainable Dairy Sector – Global, regional and life cycle facts and figures on greenhouse-gas emissions. Delft. Holanda. • Sonesson, U., Davis, J., Ziegler, F. (2010). 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Introducción De los cultivos agrícolas, sin duda la soja, es la protagonista del más importante suceso económico en el sector agropecuario argentino. Es el principal cultivo agrícola y supera en la actualidad el 50% del área sembrada total. Tomando como comparación la campaña 1990/91, respecto a la última campaña 2011/12, las hectáreas cosechadas de soja pasaron de 4.750.000 a 18.000.000 de hectáreas, mientras que la producción total pasó de 11.500.000 a 48.900.00 en la campaña 2010/2011 de toneladas (fyo.com, 2012; MAGPyA, 2012). Independientemente del mercado, la siembra directa, asociada a la tecnología de soja transgénica, hace que su producción sea más segura desde el punto de vista de la productividad física, ampliando tres o cuatro veces la capacidad operativa de las empresas y sean estos factores, entre otros, los causantes de este crecimiento. La profusa información tecnológi- ca disponible, sumada a la simplificada secuencia de procesos productivos, viene ampliando año tras año la superficie de producción. Durante la campaña 2010/2011 quedaron más de 40 millones de toneladas de soja para industria (se estima un consumo de 16,8 millones de toneladas de Poroto sin valor agregado). Su uso se puede desagregar para los siguientes productos (Hilbert et al, 2012): • Aceite de soja: 7,5 millones • Harina de soja: 30,4 millones • Biodiesel: 2,3 millones De lo producido, se exportan 12,5 millones de toneladas de porotos sin valor agregado, 5,2 millones de aceite de soja, 29,5 millones de harina de soja y 1,4 millones de biodiesel. El objetivo de este capítulo, es el análisis de las emisiones generadas, no solo en la producción primaria, sino llevar dicho análisis a los principales productos derivados exportables. Figura 1. Límite de asignación del estudio. 34 EEA INTA, Anguil 2. Límites del Sistema Los límites del sistema, permiten definir el alcance de la huella de carbono del producto, es decir, que etapas del ciclo de vida, entradas y salidas son incluidas en la evaluación. Primero se definen los límites de asignación del estudio (Figura 1), que incluyen los procesos de producción y de transformación, excluyendo en este trabajo en particular la distribución de los productos terminados. Para describir los límites, se utiliza un diagrama de flujo de procesos, en el cual se identificaron etapas y/o procesos unitarios y sus interrelaciones. Cada una de estas etapas es abordada con el objeto de definir las entradas de materias primas e insumos, la naturaleza de las transfor- maciones y operaciones que ocurren dentro de estas etapas y cual es producto intermedio, subproducto o producto final que genera. En la Figura 2 se muestra el diagrama de flujo, que a la vez, se complementa con un balance de masas (promedio de datos obtenidos a campo y en bibliografía), es decir la cantidad de producto final/intermedio por cada unidad de materia prima inicial (grano de soja). 3. Datos básicos para los cálculos de emisiones Distintas fuentes energéticas, con distintas combinaciones, fueron utilizadas durante las diferentes fases del procesamiento del cálculo de emisiones. Además distintas fuentes bibliográfiFigura 2. Diagrama de Flujo de la cadena de soja característica para los productos analizados. Entre paréntesis flujo de masa (en Kg.). En cajas grises, productos finales en los cuales se realizó el cálculo de las emisiones de GEI. La huella de carbono en la agroindustria 35 Cuadro 1: Equivalencias de consumo energético y emisiones GEI de distintas fuentes de energía. cas y de información coinciden en general con los valores de aporte y emisión. El cuadro 1 introduce valores usados en el análisis para obtener los valores default de emisiones y sus principales fuentes de información son: European Union, IPCC e ISCC. En el caso especial de la Energía Eléctrica, hay variaciones entre distintos países según sea el origen de la misma (matriz energética). En el cuadro 2, se muestra como pueden ser las emisiones por Kwh de electricidad producida. Para los cálculos que se realizan en este capítulo se toma en cuenta el valor del cuadro 1, ya que representa 0,141 kg eq-CO2/MJ, o 0,508 kg Cuadro 2: Composición de la Matriz Energética y Emisiones GEI por Kwh de electricidad producida en varios países. Fuente: E. Viglizzo, 2012. 36 EEA INTA, Anguil eq-CO2/KWh (Cuadro 2) valor redondeado en 0,51 kg eq-CO2/KWh), emisión muy por encima de la generada por Brasil, pero muy por debajo de la generada por ejemplo por China. CO2. El rendimiento en aceite por cada tonelada de soja es de 183 litros, haciendo una relación directa se obtiene que por cada litro de aceite o biodiesel, las emisiones responsables de la producción primaria es de 0,765 kg eq-CO2. 4. Producción Primaria 5. Transporte La producción de soja, está en cierta medida, se puede decir, estandarizada, ya que el 98% de lo producido en el país son sojas genéticamente modificadas, con un paquete tecnológico similar, y con una adopción muy significativa de la Siembra Directa. Igualmente, los consumos energéticos dependen de los paquetes tecnológicos utilizados, los cuales van a incidir en los rendimientos, que a la vez dependen de las áreas donde se produzca. También depende de emisiones generadas por emisiones de fertilizantes y descomposición de rastrojos y por la pérdida del carbono en el suelo, por cambio de uso en el mismo. A partir de lo expresado en el Capítulo sobre emisiones en la producción primaria desarrollado por Federico Frank, para el cálculo de las emisiones en este capítulo (ver cuadro 3 Capítulo 3), se ha seleccionado una producción de rendimiento 3500 kg con una emisión por kilogramo de 0,140 kg eq-CO2. Este cálculo como indica Frank, no toma en cuenta la posible pérdida de carbono en el suelo. Es decir que para obtener una tonelada de grano de soja, con un rendimiento por hectárea de 3500 kg. se genera una emisión de 140 kg eq- Los valores promedios de emisiones obtenidos en distintos tipos de transporte se presentan en el cuadro 3. Para este trabajo, se toma en cuenta un transporte nuevo que transporta 32 toneladas y que recorre supuestamente una distancia de 250 km. hasta la planta de procesado. Para simplificar los cálculos y los análisis realizados, se toma en cuenta solamente este transporte en toda la cadena. Por lo tanto no se consideran las distintas posibilidades que incluyen los transportes entre planta de secado y acondicionamiento a planta de procesado e incluso puede generarse y en muchas plantas del país se realizan, transportes entre plantas de crudo a plantas de refinado, y de estas a plantas de envasado, en el caso de aceite refinado. A partir de los datos del cuadro 3 si el camión consume 0,539 MJ/ton/km recorrido, si lleva 32 toneladas y recorre 250 km, consumirá en total, 4312 MJ. Si el camión genera 0,039 kg eqCO2/kilómetro recorrido, nuestro transporte generará recorriendo 250 kilómetros y cargando 32 toneladas, 312 kg eq-CO2. Tomando otra vez, como base, que de cada 1000 kg de grano de soja se obtienen 183 litros de Cuadro 3: Consumo de Energía (MJ/ton/km) y Emisiones GEI (kg eqCO2/ton/km) de distintos medios de transporte. Fuente: ISCC, 2005 La huella de carbono en la agroindustria 37 Cuadro 4: Combinaciones de Fuentes Energéticas en la Industria. MJ/1000 litros de aceite refinado o biodiesel. Por lo dicho en el apartado sobre matrices energéticas de empresas y teniendo en cuenta entonces, que un MJ de energía consumida está compuesta por un 20% gasoil, un 40% de gas natural y un 40% de energía, se obtendrá una cantidad de kg eq-CO2/MJ según indica el cuadro N° 5, de 26,82 kg eq-CO2/1000 litros de aceite refinado o biodiesel. aceite refinado o biodiesel, por cada litro de aceite refinado o biodiesel se consumen 0,73 MJ de energía y se emiten 0,053 kg eq-CO2. 8. Extracción: Molienda, laminado y evaporado del material. Extracción por solvente 6. Procesamiento del Poroto de Soja Se describe a continuación un proceso modelo de molienda (quebrado), laminado, evaporado y extracción por solvente, que ha sido validada en plantas de extracción. Las semillas limpias son quebradas utilizando rolos dentados, las cuales son reducidas a partículas de 1/8 del tamaño original, para facilitar la operación del laminado. Luego se somete a los granos quebrados a un proceso de cocido que se realiza calentándolos a una temperatura de entre 50-70 ºC, utilizando calor de vapor de agua sin que este los toque. El calentado antes del laminado reduce el consumo de energía en el mismo. Además se inactivan la mayoría de las enzimas a excepción de la ureasa y la antitripsina. Una vez quebrado y cocido, el grano de soja, pasa por las laminadoras en donde se modifica su forma a la de una lamina de pequeño espesor (0,25-0,35mm). La principal función del laminado es romper las vacuolas que contienen aceite para luego facilitar el proceso de extracción. A continuación las láminas entran al “expander” donde son calentadas a vapor y se hacen pasar a través de una matriz para transformarlas en cartuchos (“collets”), con una estructura porosa que facilita luego el pasaje del solvente utilizado en la extracción. El material ya expandido y con una temperatu- A partir de este apartado, la energía estimada consumida y los valores energéticos componentes de materias primas ingresadas al proceso son determinantes para el cálculo de emisiones. Antes de describir las etapas del procesamiento de la soja, se deberá elegir una matriz energética, que represente la empresa a la cual se debe realizar el análisis. En el cuadro 4 se describen las combinaciones más comunes en el sector analizado. Para este trabajo se seleccionó la combinación 40 % de Gas natural, 40 % Electricidad y 20% Gasoil. 7. Almacenaje y Secado La semilla de soja a ser procesada debe estar limpia y con una humedad ideal de 10,5-11%. En las plantas la semilla que entra al proceso de extracción, en general lo hace con las condiciones de comercialización. Es decir, tiene un zarandeo previo y una humedad máxima de 13,5%. Incluso, no es conveniente que tenga menos de 9%, porque se muele demasiado; dificultando el proceso posterior de laminado. El valor obtenido en cuanto a un secado integral que lleve a 10,5 % de humedad el grano recibido a una humedad promedio del 13 %, es de 273,76 Cuadro 5: Valor de emisión con una matriz energética compuesta por 40% Electricidad, 20% gasoil y 40% Gas Natural. 38 EEA INTA, Anguil Cuadro 6: Valores energéticos y de emisiones generados por el tratamiento de desechos y recuperación de acietes y solventes. ra cercana a los 60 ºC ingresa al extractor. En el mismo se realiza un lavado del material con un solvente (hexano) que diluye el aceite arrastrándolo y dejando la harina desengrasada. Del extractor sale por un lado harina desengrasada mojada en solvente, y por otro lado una mezcla de aceite y solvente que se llama micela. La harina tiene un resto de 25% de solvente y la micela tiene una proporción de 25% de aceite y un 75% de solvente. La micela pasa a un proceso de destilación, mediante el cual se separa el aceite del solvente. En este proceso se calienta la micela a temperaturas superiores al punto de evaporación del solvente en presencia de vacío, entonces el solvente se evapora dejando el aceite libre de este. El solvente en estado de vapor se enfría luego volviéndolo al estado líquido, formándose un circuito cerrado en el que el solvente es usado para otro ciclo de extracción. La tolerancia de residuos de solvente en el aceite, para su comercialización, es de 200 ppm. Y según los datos obtenidos en plantas y en bibliografía el solvente presente en el aceite luego de la destilación no supera las de 80 ppm. El aceite destilado lleva en su masa algunos elementos que son indeseables y que dificultan su almacenaje y posterior utilización. Estos elementos son derivados del fosforo, llamados fosfátidos, que tienen la particularidad de combinarse con el agua formando compuestos de gruesa viscosidad. Luego se realiza el desgomado del aceite, detallado en otro apartado de este capítulo. En esta operación el principal insumo es el Hexano. Para los cálculos realizados en este trabajo la cantidad usada es de 2,60 kg Hexano/1000 litros de aceite refinado/biodiesel obtenido (calculando que todo el aceite crudo se destina a refinado o a biodiesel). Realizadas las validaciones correspondientes la cantidad de hexano utilizado puede variar en +/- 0,600 kg cada 1000 litros de aceite refinado o biodiesel. Los consumos de energía arrojan un valor de 10630,26 MJ/ 1000 litros de aceite refinado o biodiesel. A valores según el cuadro 6 las emisiones generadas en el proceso equivalen a 1041,77 kg eq-CO2/1000 litros de aceite refinado o biodiesel. Para el cálculo de los valores energéticos y de emisiones se toma como valor energético del Hexano 52,05 MJ/kg. y una emisión de 0,014 kg eq-CO2/kg (ISCC, 2005) Como todo trabajo que pretende promediar valores de industrias con distinta tecnología, la búsqueda de estos valores es realmente difícil. En este trabajo se priorizaron aquellos valores obtenidos en plantas de producción a los obtenidos en bibliografía. Igualmente la variación porcentual encontrada entre los valores citados y los encontrados en distintas bibliografías variaron en un rango de +/- 6,5%. 9. Tratamiento de desechos y recuperación de aceite y solventes En el cuadro 6 se detallan los valores energéticos y de emisiones generados en el tratamiento de desechos del proceso detallado en el párrafo anterior y la recuperación de aceite y solventes. Dichos valores fueron validados en plantas de producción con variaciones de +/- 12 MJ/1000 litros de aceite refinado o biodiesel y en +/- 0,85 kg eq-CO2/1000 litros de aceite refinado o biodiesel. 10. Producción de aceite refinado A partir de la última etapa descripta se divide la cadena en tres trayectorias principales, para obtener: (i) aceite refinado, (ii) biodiesel y (iii) pellets. El refinado de aceite crudo de soja, tiene varias características diferenciales entre el destino aceite refinado para consumo y biodiesel: • Desgomado: para eliminar los fosfolípidos fácilmente hidratables y metales. La huella de carbono en la agroindustria 39 • Neutralización: Se calienta el aceite a 80 0C mediante el uso de vapor de agua, Luego se adiciona ácido fosfórico para hidratar los fosfátidos no hidratables. e hidróxido de sodio para neutralizar los ácidos grasos libres que contiene el aceite crudo. Mediante una máquina centrífuga se logra separar el aceite neutralizado y los ácidos grasos neutralizados junto a los fosfátidos (borra). El aceite neutralizado es enviado a la etapa de lavado, mientras que la borra se envía a la planta de desdoblamiento de ácidos grasos. • Lavado: El aceite neutralizado se mezcla con agua caliente para eliminar los restos de jabones. El mismo se calienta a 950C y se mezcla con agua. Posteriormente se lo centrifuga en dos oportunidades para separar el aceite del agua jabonosa. El aceite neutrolavado se envía a la operación de blanqueo. • Blanqueo: Se adicionan tierras de blanqueo al aceite neutrolavado con el fin de absorber los pigmentos presentes. Las tierras son eliminadas luego en filtros de placas. El movimiento de material se realiza también mediante cañerías, El aceite se envía a la operación de Desodorización. • Desodorizado: El aceite neutro-blanqueado se calienta a 240 0C y es sometido a una destilación por arrastre con vapor y en condiciones de alto vacío para eliminar todas las sustancias que confieren al aceite olor y sabor. Como subproducto se obtiene una mezcla de ácidos grasos, la que se almacena para su posterior despacho a granel. En general, si el proceso de obtención de Biodiesel es integrado con el refinado de aceite, la única etapa necesaria para luego enviar el aceite a transesterificación con alcohol es el desgomado. Las otras etapas descriptas son claramente realizadas para obtener un producto de consumo humano (color, sabor, textura, etc.) Cuadro 7: Valores energéticos y de emisiones de insumos usados en el proceso de refinado. El refinado es la etapa de mayor variación entre distintas tecnologías. Los valores energéticos como los derivados de emisiones, pueden variar en algunos casos en un +/-25%. En esta etapa ingresan al proceso nuevos insumos como el ácido fosfórico, el hidróxido de sodio y la tierras de blanqueo cuyos valores energéticos y de emisiones, según el ISCC, 2005; IPCC, 2006) están detallados en el cuadro 7. Los valores obtenidos en esta etapa están resumidos en el cuadro 8. 11. Envasado de aceite refinado El proceso de elaboración de envases y envasado del aceite de soja es una operación significativa en términos de consumo de energía y de emisión de GEI por unidad. El proceso que se ha tomado como modelo para este trabajo, comienza con la compra de PET a granel, este insumo se deshumidifica, calienta, y se inyecta. El producto son las preformas que son calentadas, sopladas para obtener las botellas PET. El proceso se completa con el envasado de aceite refinado enfriado, filtrado, con adición de Nitrógeno. En los valores, exceptuando el valor validado por datos de fábrica (cuadro 9), la carga a granel fue estimada a partir de operaciones similares en otros productos. Todos los cálculos están basados en envases de 1 litro. Cuadro 8: Valores de Consumos energéticos y emisiones en el refinado de aceite. 40 EEA INTA, Anguil Cuadro 9: Valores Energético y de Emisiones generados en el proceso de obtención de distintos tipos de packaging. 12. Obtención de biodiesel Transesterificación (conversión del aceite desgomado en biodiesel) El proceso de transesterificación es un proceso donde se hace reaccionar el aceite pretratado con metanol, con aporte de energía externa. Se obtiene básicamente un metil éster (biodiesel) y glicerina (figura 3) La mezcla de reacción que contiene el producto (metilester), el exceso de metanol y la glicerina (subproductos de la reacción) así como una cantidad limitada de jabones (formados en la reacción de saponificación de metilester), va a un separador. Antes de entrar en el separador el metilester es calentado mediante intercambiadores y luego el 60% del metanol contenido es evaporado facilitando la sucesiva operación de separación de glicerina de la fase metilester. La fase metilester proveniente del separador todavía contiene trazas de glicerina, jabones y catalizador; estas impurezas son eliminadas a través de un lavado con agua y ácidos (cítrico o sul- fúrico o clorhídrico, etc.). Para el tratamiento de la glicerina se usa soda cáustica (hidróxido de sodio). Para mejorar las reacciones se usan catalizadores como Metilato de sodio, Metoxido de sodio, u otros, que tienen poca influencia en los niveles de consumos energéticos y por lo tanto en la carga de emisiones. Hay diferencias importantes entre procesos validados a campo y estos con la bibliografía consultada, valores energéticos y de emisiones que pueden representar en los casos extremos consultados +/-25%. Los valores obtenidos se reflejan en el cuadro 10. La influencia del metanol es determinante en el proceso ya que significa el 70% de los valores energéticos y el 48% de las emisiones calculadas en el proceso. El metanol tiene una memoria energética de 38,08 MJ/kilogramo y genera 0,033 kg eq-CO2/MJ, o lo que es lo mismo un valor de 1,25 kg eq-CO2/kilogramo de producto (ISCC,2005). Los valores de metanol que se han validado y encontrados en bibliografía varían en +/- 10 kg, en Figura 3: Representación de la reacción de transesterificación. Cuadro 10: Consumos energéticos y de emisiones en el proceso de transesterificación. La huella de carbono en la agroindustria 41 el valor 109 kg/1000 litros de biodiesel, elegido para estos cálculos. Igualmente habría que discutir la influencia o no del recupero de metanol en el proceso y por ende la recuperación energética de este proceso, que no es motivo del presente capítulo. 13. Pellets de soja Para extraer el solvente que queda en la harina y desactivar las enzimas ureasas que esta posee, se procede a realizar un desolventizado y tostado de la harina. Estas operaciones se llevan a cabo en un equipo, que es alto consumidor de energía. La harina sale con una temperatura de 100 ºC y una humedad de 17-18% debido a la utilización del vapor. El solvente extraído en forma de vapor se recicla y utiliza nuevamente para otro ciclo de extracción. La cantidad de solvente remanente en la harina luego de este proceso es de 20-30 ppm, siendo que la tolerancia es de 500 ppm. Una vez finalizado el proceso de desolventizado de la harina, la misma pasa por una granuladora. La cual tiene por función darle una forma de granulo de un tamaño aproximado de 15mm de diámetro por 20mm de largo, que es una forma adecuada para su almacenaje y transporte. Para esto se comprime la harina haciéndola pasar por orificios cónicos que le dan la forma a los gránulos. Luego se procede al secado y enfriado del pellet; para esto se hace circular una corriente de aire caliente para provocar el descenso de la humedad hasta aproximadamente unos 13%. Luego con aire frío se hace descender la temperatura para evitar posibles condensaciones de humedad. De esta manera el pellet está listo para ser almacenado. Los valores tomados como default varían según las validaciones realizadas de acuerdo a los tipos de harina o pellets producidos, sobre todo a la calidad y el uso o no de restos de crushing en estos últimos. Además es necesario aclarar que la variación en los MJ totales puede ser de +/- 5%, como así también las fuentes de energía. Los valores tomados para el pelletizado son los siguientes: 470,32 MJ/tonelada de pellets producidos y una emisión de 46,09 kg eqCO2/tonelada de pellets producidos. Para calcular los valores de la cadena de producción de pellets, los valores obtenidos en la producción primaria, transporte y obtención de aceite crudo se relacionan con el balance de masas, relacionándolo con los 770 kg de pellets obtenidos cada 1000 kg de grano de soja procesado (cuadro 11), o lo que es lo mismo son los gastos energéticos y emisiones para 1000 litros de refinado equivalen a los gastos energéticos para 4207,65 kg de pellets (a partir del balance el gasto energético para obtener 183 litros de aceite, equivalen a obtener 770 kg de pellets de soja). 14. Resultados obtenidos por unidad de producto y conclusiones En este apartado se realizan algunos análisis de resultados para cada uno de los productos obtenidos y seleccionados de la cadena de la soja: 1) En el cuadro 12, se resumen los valores energéticos de los procesos de transformación y de emisiones de los 3 productos seleccionados: aceite refinado, biodiesel y pellets, incluyendo en este caso la producción primaria. Cuadro 11: Valores energéticos y emisiones generadas y relacionadas con la obtención de una tonelada de Pellets de Soja. 42 EEA INTA, Anguil Cuadro 12: Valores energéticos (proceso de transformación) y valores de emisiones por unidad de producto. En el caso del biodiesel, a pesar que algunas industrias usan el aceite refinado para la obtención de este producto, se calculó para este análisis, que el biodiesel obtenido es de aceite desgomado, por eso el diferente valor entre el refinado para aceite y de biodiesel. 2) En la figura 4, a continuación, se resumen las cantidades de emisiones generadas en cada Figura 4: Porcentaje de participación de las emisiones en el proceso de transformación. una de las etapas industriales para la obtención de aceite refinado y de biodiesel. Como se observa la etapa de acondicionamiento y extracción representa el 74% y el 75% del total, en aceite refinado envasado y en biodiesel, respectivamente. Incluye este cuadro un análisis comparativo de los datos obtenidos por el trabajo y los datos obtenidos por distintas fuentes bibliográficas. En el cuadro 13, se comparan los consumos energéticos de las distintas etapas, incluyendo la producción primaria, no desarrollada en el presente capítulo, pero si realizada en bases a datos aportados por comunicaciones personales con técnicos del INTA. Este cuadro incluye, teniendo en cuenta la variabilidad existente entre datos obtenidos por bibliografía, datos validados a campo e incluso en datos de empresas cercanas entre sí con procesos similares, se realiza una comparación entre los promedios obtenidos de valores energéticos de fuentes bibliográficas y los obtenidos a través de este trabajo. Los valores energéticos totales son muy similares, hay diferencias entre los procesos de crushing y de refinado, que se debe fundamentalmente a las diferencias de límites de cada una de las etapas del proceso. Incluso la influencia de la producción primaria sobre el proceso total varía del 34% en el trabajo presentado y un 31 % en el promedio de los trabajos bibliográficos consultados, lo cual no arroja La huella de carbono en la agroindustria 43 Cuadro 13: Consumos energéticos en las distintas etapas de la obtención de aceite refinado calculadas en el presente trabajo, y comparado con fuentes bibliográficas. Figura 5: Porcentajes de incidencia en las emisiones y en el consumo energético de la producción primaria y de la etapa de procesamiento, en Aceite Refinado. diferencias significativas. Es necesario aclarar que las emisiones ofrecen variabilidades mucho más grandes que las obtenidas de los valores energéticos y se debe, como se explicó antes a las diferentes matrices energéticas de los países y a Cuadro 14: Emisiones estimadas por cada MJ consumido utilizando distintos valores de matrices energéticas de distintos países. 44 EEA INTA, Anguil las diferentes combinaciones de fuentes energéticas utilizadas por las empresas. En la Figura 4, en tanto se compara las emisiones de la producción primaria con la industrial. Y las energéticas de la producción primaria, con las de industria. 3) Por último En el cuadro 14 y 15 se evalúan las diferencias en las emisiones totales del proceso de transformación (excluye la producción primaria y transporte, también los valores energéticos de los insumos utilizados) utilizando las matrices energéticas de Argentina, Brasil y China, tomando el mismo modelo energético de las empresas (40% gas natural, 40% electricidad y 20%gasoil). Según los resultados obtenidos, cambiando solamente el valor de emisión del Kwh resultante del análisis de las matrices energéticas de cada país (cuadro 2) las emisiones totales varían en – 30 % para el caso de Brasil comparado con Argentina y en + 46% en el caso de China. Es importante aclarar, que solamente se modificó el valor de emisión de kwh, no se modificaron las matrices que usan las empresas, que seguramente si la actualizamos a la realidad de los países comparados en el caso de Brasil sería menor al porcentaje obtenido y en China incluso mayor al 49% obtenido comparado con Argentina. Cuadro 15: Comparación entre emisiones del proceso de transformación (excluyendo insumos) usando un Kwh que dependa de la matriz energética de cada país. Referencias • ANL (2006). The greenhouse gases, regulated emissions, and energy use in transportation (GREET) model Version 1.6. U.S. Department of Energy laboratory, Argonne, LLC. 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El 55 % del aceite crudo es refinado y el resto es exportado como tal. El consumo interno del aceite de girasol es mucho mayor en porcentaje del aceite total refinado que en la soja. Del total de aceite refinado de soja se consume internamente un 26%, mientras que en el girasol el consumo representa un 67% del total de aceite refinado. Respecto a la producción de biodiesel y de acuerdo a los estudios, el aceite ideal para producir biodiesel debe estar formado sólo por ácidos grasos mono-insaturados, o sea ácido oleico con un solo doble enlace, característica que mejor se asocia con las demás propiedades que debe reunir un biodiesel con buena performance: estabilidad a la oxidación, buen comportamiento en almacenaje y en frío y número de cetanos. Con estas exigencias, según ASAGIR, 2008 “el biodiesel de aceite de girasol tiene buenas propiedades comparado con el obtenido a partir de otros acei- tes; su comportamiento en frío es mejor, fusiona a -12º C, por encima de esa temperatura es líquido, y el número de cetanos cumple la norma exigida”. Sin embargo, en el artículo mencionado dice “el girasol no aparece, al menos en lo inmediato, como probable insumo para combustible, es un aceite más caro. Además, si bien el alto oleico responde a las exigencias de calidad, el más producido es el tipo linoleico, menos apto para los actuales requerimientos de las plantas de biodiesel”. Por otro lado, se agrega que el contenido de ceras del aceite de girasol, demanda una etapa adicional en el refinado llamado winterizado, lo que implicaría mayores costos en la obtención del combustible. Por lo tanto, la mayoría de los valores que se han obtenido para el biodiesel de girasol son de otros países con distintas experiencias y básicamente, de fuentes bibliográficas. 2. Límites del sistema Como se explicó en el capítulo de soja, los límites del sistema, permiten definir el alcance de la huella de carbono del producto, es decir, que etapas del ciclo de vida, entradas y salidas son incluidas en la evaluación. Primero, como se detalló en el capítulo 4 (Soja), se definen los límites de asignación del estudio, que incluyen los procesos de producción y de transformación, excluyendo en este trabajo en particular la distribución de los productos terminados. Para describir los límites, se utiliza un diagrama de flujo de procesos, en el cual se identifica- La huella de carbono en la agroindustria 47 ron etapas y/o procesos unitarios y sus interrelaciones. Cada una de estas etapas son abordadas con el objeto de definir las entradas de materias primas e insumos, la naturaleza de las transformaciones y operaciones que ocurren dentro de estas etapas y cual es producto intermedio, subproducto o producto final que genera. En la Figura 1, a continuación se muestra el diagrama de flujo, que a la vez se complementa con un balance de masas, con el mismo razonamiento que en el capítulo anterior, correspondiente a soja. 3. Datos básicos para los cálculos de emisiones Para el cálculo de las emisiones se utiliza el cuadro N° 1, del capítulo 4 para soja, con las con- sideraciones expresadas en ese apartado y en relación al cuadro N° 2, del mencionado capítulo. 4. Producción Primaria A partir de lo expresado en el Capítulo sobre emisiones en la producción primaria desarrollado por Federico Frank (ver capítulo 3 cuadro 3), para el cálculo de las emisiones en este capítulo se ha seleccionado una producción de rendimiento promedio 2500 kg con una emisión por kilogramo de 0,190 kg eq--CO2. Es decir que para obtener una tonelada de girasol, con un rendimiento por hectárea de 2500 kg se genera una emisión de 190 kg eq-CO2. El rendimiento en aceite por cada tonelada de girasol es de 338 litros, haciendo una relación directa se obtiene que por cada litro de aceite, las emisioFigura 1: Diagrama de Flujo de la cadena de girasol característica para los productos analizados. Entre paréntesis flujo de masa (en Kg.). En cajas grises, productos finales en los cuales se realizó el cálculo de las emisiones de GEI. 48 EEA INTA, Anguil nes responsables de la producción primaria es de 0,562 kg eq- CO2 (ver figura 3) Tomando en cuenta los valores de emisiones mencionados en la producción primaria se puede concluir que para obtener 1 litro de biodiesel de girasol, en base al rendimiento tomado como referencia en este trabajo, las emisiones serán de 0,648 kg eq- CO2. Es importante destacar las diferencias entre los valores de emisiones de los productos derivados del girasol, respecto a los de soja, ya que el rendimiento en aceite es un 85% mayor, con respecto a este último cultivo. También es importante aclarar, que el rendimiento estimado para este trabajo es de aceite:biodiesel 1,15:1 que se considera un buen rendimiento. Hay artículos bibliográficos que hablan de 1,50:1. 5. Transporte Respecto al transporte y tomando como modelo el mismo tipo de camión (ver cuadro N°3 del Capítulo 4), que se eligió para soja y recorriendo la misma distancia, con el mismo razonamiento ese transporte generaría 4312 MJ y 312 kg eq- de CO2 para recorrer los 250 kilómetros. Por lo tanto, por tonelada de girasol transportado, generará 134,75 MJ y 9,750 kg eq-CO2. Si se lleva este valor a los 338 litros de refinado que se obtienen cada 1000 kg de girasol, el valor por litro de aceite se reduce a 0,399 MJ y 0,029 kg eq-CO2. Para el caso del biodiesel cuyo rendimiento estimado es de 293 litros cada 1000 kilos, el valor por litro de biodiesel es de 0,460 MJ y 0,033 kg eq-CO2. 6. Procesamiento de la semilla Se utiliza el mismo valor de emisiones calculado para soja y detallado en el cuadro N°5 del Capítulo 4. 6.1. Almacenaje y secado El almacenaje y secado en el caso del girasol, lleva el mismo razonamiento usado para la soja. Igualmente el girasol se puede recibir con una humedad máxima del 14%. Por tonelada de girasol se calculó un valor de 148 MJ/1000 litros de aceite refinado y 14,52 kg eq- de CO2/1000 litros de aceite refinado. Para biodiesel por el distinto rendimiento los valores aumentan a 170,73 MJ y 16,75 kg eq- de CO2/1000 litros de biodiesel. 6.2. Acondicionamiento y extracción La semilla de girasol ya acondicionada debe liberar la pepa para que se extraiga el aceite. La semilla entera pasa por unos equipos llamados descascaradoras, que toman la semilla seca y por impacto del rotor contra el estator separan la pepa de la cáscara. Se considera un buen rendimiento cuando la cantidad de entero no supera el 17%. Obviamente, esta corriente de semilla entera se retorna y se suma a la corriente fresca. La mezcla de cáscara y pepa deben separarse para tomar cada una su destino dentro del circuito productivo. Para ello entran a zarandas clasificadoras donde se genera una separación, siendo transportada por aspiración neumática hacia el silo de cáscara para luego enviarla en varios procesos verificados, a caldera.(la cáscara de girasol tiene una potencia calorífica de 1/3 del gas o del fuel oil). La otra corriente es la pepa que pasa a los molinos de laminación antes de ingresar a las cocinas de prensa. Luego sigue la laminación que se lleva a cabo en molinos de rodillos horizontales donde la pepa es laminada en trozos de 1 cm2 x 1 mm de espesor. Con esta operación se logra optimizar la uniformidad de la temperatura en la cocina de prensas y con ello poder extrae más aceite durante la etapa de prensado. Las etapas de descascarado, clasificación y laminación en algunos procesos se identifican como preparado El Girasol, a diferencia de la soja, se trabaja en distintas proporciones con el prensado mecánico. En esta etapa del proceso la pepa laminada es calentada a 85-1050C y luego se extrae aceite por medio de prensas continuas a tornillo. La corriente líquida se conoce como aceite de primera prensada y es un aceite obtenido mecánicamente. La corriente sólida obtenida se conoce como expeller y contiene aproximadamente un 18-20 % de materia grasa. El aceite se filtra para eliminar impurezas o se centrífuga en decantadores y se envía a tanques para su almacenamiento. La etapa de extracción propiamente dicha se lleva a cabo por medio de una lluvia de solvente orgánico (comúnmente hexano) en contracorriente La huella de carbono en la agroindustria 49 dentro de un equipo donde se mezcla con el aceite del expeller y lo extrae de la fase sólida formando una mezcla definida como micela. La operación se lleva a cabo a 55°C y con una leve depresión. La micela así obtenida va a destilación con lo cual se recupera el solvente(es destilado y posteriormente condensado para reiniciar su circuito cerrado) y el aceite ya producido es desgomado con un 2% de agua caliente en centrífugas desgomadoras. Este aceite conocido como de extracción es enviado a almacenamiento en tanques acondicionados a tal fin. Como comentario final podemos decir que el aceite obtenido es aproximadamente un 33% en prensa y un 11 % en la extracción tomando como referencia la semilla alimentada (es promedio de bibliografía consultada y datos a sitio). En esta operación, igual que en la soja el principal insumo es el Hexano. Para los cálculos realizados en este trabajo la cantidad usada es de 2,50 kg Hexano/1000 litros de aceite refinado. Realizadas las validaciones correspondientes la cantidad de hexano utilizado puede variar en +/1,200 kg cada 1000 litros de aceite refinado. Los consumos de energía (incluyendo insumos) arrojan un valor de 4982,80 MJ/ 1000 litros de aceite refinado. A valores según el cuadro 5 del capítulo 4, las emisiones generadas en el proceso equivalen por el consumo energético equivale a 475,56 kg eq- CO2/1000 litros de aceite refinado. Para el cálculo de los valores energéticos y de emisiones se toma como valor energético del Hexano 52,05 MJ/kg. y una emisión de 0,014 kg eq- CO2/kg (ISCC, 2005). A esos 475,56 kg eqCO2/1000 litros de aceite refinado, se le agregaría para el cálculo las emisiones por insumo de 1,82 kg eq- CO2/1000 litros de aceite refinado, lo que resultaría en un total de emisiones del proceso de 477,38 kg eq- CO2/1000 litros de aceite refinado. Como se aclaró en el mismo proceso para soja, trabajos, como este, que pretende promediar valores de industrias con distinta tecnología, la búsqueda de valores promedios es realmente difícil. En este trabajo se priorizaron aquellos valores obtenidos en plantas de producción a los obtenidos en bibliografía. Igualmente la variación porcentual encontrada entre los valores citados y los encontrados en distintas bibliografías variaron en un rango de +/- 5%. Nótese que los valores energéticos y de emisiones cada 1000 litros de aceite 50 EEA INTA, Anguil es menor al de la soja (a pesar que el procesamiento de una tonelada de semilla suele ser mayor), por el rendimiento en aceite, que es mayor que el de la soja. En cuanto a Biodiesel, con un rendimiento de 293 litros/1000 kg. de girasol procesado, los valores energéticos cada 1000 litros de biodiesel obtenido resultan 5748,08 MJ y emisiones por cada 1000 litros de biodiesel de 550,69 kg eqCO2/1000 litros de biodiesel Para el tratamiento de residuos y recuperación de aceite y hexano los valores resultantes son de 36,31 MJ/1000 litros de aceite refinado de girasol y 3,40 kg eq-CO2/1000 litros de aceite refinado. Para biodiesel resulta 41,89 MJ/1000 litros de biodiesel y 3,92 kg eq-CO2/1000 litros. No se toma en cuenta la posible recuperación de energía generada por el uso de cáscara como fuente energética. 6.3. Refinado Para el refinado del girasol se trabaja con las siguientes etapas. Desde el punto vista del proceso global es más demandante el refinado del girasol que el de soja, ya que tiene un proceso que es winterizado que en esta última materia no es necesario: • 1º etapa Desgomado: se con agua para eliminar los fosfolípidos fácilmente hidratables y los metales. Esta etapa no está bien identificada como refinado o no. Hay aceites crudos sin desgomar y hay otros desgomados. Esto resulta en una variabilidad de datos importantes entre distintas fuentes de información • 2º etapa Neutralización: se calienta el aceite a 80 0C mediante el uso de vapor de agua, Luego se adiciona ácido fosfórico para hidratar los fosfátidos no hidratables. e hidróxido de sodio para neutralizar los ácidos grasos libres que contiene el aceite crudo. Mediante una máquina centrífuga se logra separar el aceite neutralizado y los ácidos grasos neutralizados junto a los fosfátidos (borra). El aceite neutralizado es enviado a la etapa de lavado, mientras que la borra se envía a la planta de desdoblamiento de ácidos grasos, en el mejor de los casos. • 3º etapa Lavado: El aceite neutralizado se mezcla con agua caliente para eliminar los restos de jabones. El mismo se calienta a 950C y se mezcla con agua. Posteriormente se lo centrifuga en dos oportunidades para separar el aceite del agua jabonosa. El aceite neutrolavado se envía a la operación de blanqueo. • 4º etapa Blanqueo: Se adicionan tierras de blanqueo al aceite neutralavado con el fin de absorber los pigmentos presentes. Las tierras son eliminadas luego en filtros de placas. El movimiento de material se realiza también mediante cañerías, El aceite se envía a la operación de Desodorización. • 5º etapa Desodorizado: El aceite neutro-blanqueado se calienta a 240 0C y es sometido a una destilación por arrastre con vapor y en condiciones de alto vacío para eliminar todas las sustancias que confieren al aceite olor y sabor. Como subproducto se obtiene una mezcla de ácidos grasos, la que se almacena en el mejor de los casos, para su posterior despacho a granel. • 6º etapa Winterización: En soja esta etapa no es necesaria, por eso el consumo energético del refinado de girasol es mayor visto desde el proceso global. En esta etapa el aceite se enfría gradualmente a temperaturas inferiores a 15°C, permaneciendo en los equipos de winterización el tiempo necesario para permitir el crecimiento de los cristales de las ceras presentes. Las mismas son retenidas posteriormente en filtros de marcos y placas, y filtros de placas verticales. El aceite refinado sale de esta etapa donde posteriormente es enviado a los sectores de envasado o se despacha a granel. Los valores energéticos y de emisiones se han tomado del cuadro N° 5 (ver Capítulo 4) y los valores obtenidos en el proceso se detallan en el cuadro N°1 La bibliografía en cuanto a la obtención del biodiesel desde Girasol es bastante diversa, hay trabajos que la transesterificación se realiza desde la etapa de lavado y en planta de biodiesel se realiza un proceso similar al winterizado, hay otras fuentes que a excepción del desodorizado se trabaja con todas las etapas de refinado y por último otros trabajos que derivan directamente del proceso de refinado. En este trabajo se eligió la última alternativa. Las validaciones realizadas a sitios de producción fueron variables, como en soja y cercanos a un +/-23%. En cuanto al uso de insumos: ácido fosfórico, tierras de blanqueo e hidróxido de sodio, la variabilidad no fue significativa 6.4. Envasado Para el análisis de envasado en aceite refinado de girasol, los valores por litro de envasado en botellas PET son los mismos que para el aceite de soja (ver cuadro N° 9 del Capítulo 4). Es decir 2,92 MJ/litro de aceite envasado y 0,286 kg eqCO2/litro envasado. 7. Biodiesel Como se indicó en la introducción los datos de la elaboración de biodiesel a partir del girasol, los datos obtenidos son bibliográficos, de trabajos no realizados en el país. Extrayendo aquellos datos que se consideraron más representativos y promedios de los mismos se pudo lograr obtener los resultados, en el proceso de transesterificación, que se describen en el cuadro N°2. 8. Pellets de girasol La semilla, como se explicó anteriormente es prensada primeramente y luego sometida a Cuadro 1: Valores energéticos y de emisiones generados en el proceso de Refinado de Aceite. La huella de carbono en la agroindustria 51 Cuadro 2: Valores energéticos y de emisiones generadas en el proceso de transesterificación para obtener biodiesel de girasol. litros de aceite se generan 1940 kg de pelleteado. De esta manera se puede obtener los datos del cuadro N° 3 que se muestra a continuación. 9. Resultados obtenidos por unidad de producto extracción con solvente hexano. El Girasol es prensado a 103ºC. El expeller de girasol llevado al extractor para su extaccion a 55ºC. La harina desgrasada (llamada lex) es sometida a desolventización con temperatura de 102ºC (en descarga) usando vapor. La harina es tostada y es secada en un Dryer cooler a 10ºC por encima de temperatura ambiente. Luego es pelletizado. Esta harina pelletizada es un subproducto utilizado como materia prima de alimento balanceado y tiene 1,5% de materia grasa, 35% de proteínas y un 12% de humedad. Valores tomados por validaciones realizadas varían de acuerdo a procesos de secado y pelletizado distintos, junto con la calidad de la harina a peletear. Los valores calculados en el presente trabajo son los siguientes: 425,87 MJ/tonelada de pellets obtenido y con una emisión total por tonelada de pellets 41,73 kg eq-CO2. Como se realizó en soja los valores de la cadena de producción de pellets se relacionan con los balances de masas, es decir cada 1000 kg de girasol se obtienen 338 litros de aceite refinado y 656 kg de pellets de girasol. Es decir en este caso la relación es la siguiente: por cada 1000 En este apartado se realizan los análisis de resultados para cada uno de los productos obtenidos y seleccionados de la cadena de girasol: 1) En el cuadro N°4, se resumen los valores energéticos (de los procesos de transformación) y de emisiones de los 3 productos seleccionados aceite refinado, biodiesel y pellets. Entre las diferencias de valores respecto a la soja se destaca el menor valor de la producción primaria (en cuanto a gastos energéticos), menor valor en la extracción y mayor valor en el refinado, lógicamente por el winterizado, ausente en el refinado de soja. Otra cuestión que se destaca es la incidencia del envasado en el total de los valores del aceite refinado. 2) En la figura N° 2 y 3, y a manera de resumen se compara la incidencia porcentual de cada una de las etapas en cuanto a valores energéticos y emisiones, para aceite refinado de girasol en comparación con el aceite refinado de soja. Se observa en los consumos energéticos la mayor incidencia del proceso de crushing (extracción). La producción primaria incide más en el aceite de soja que en el de girasol y el envasado incide más en este último producto. Este dato no fue desarrollado en el presente capítulo, pero si realizada en bases a datos aportados por comunicaciones personales con técnicos del INTA. En el Cuadro 3: Valores energéticos y emisiones generadas y relacionadas con el proceso de obtención de una tonelada de pellets de girasol. 52 EEA INTA, Anguil Cuadro 4: Valores energéticos (proceso de transformación) y valores de emisiones por unidad de producto en Girasol. Figura 2: Porcentajes de Participación en el consumo energético de las distintas etapas del proceso de obtención de aceite refinado de soja comparado con el mismo producto de girasol. Figura 3: Porcentajes de Participación de emisiones de las distintas etapas del proceso de obtención de aceite refinado de soja comparado con el mismo producto de girasol. La huella de carbono en la agroindustria 53 caso de la producción primaria se explica por los distintos rendimientos de aceites por cada 1000 kilos de semilla. Ahora al ser un valor fijo el consumo energético por litro de envasado incide mucho más en el girasol que en la soja, porque por cada 1000 kilos de semillas el costo del envasado en mayor en girasol. En cuanto a las emisiones, la producción primaria incide entre un 34 y un 40% de las emisiones totales mientras que sigue siendo la etapa del proceso (excluyendo la producción primaria) que más incide en las emisiones el de Crushing. El comportamiento del envasado es el mismo que lo explicado en el párrafo anterior. 3) Por último en el cuadro N° 5, se comparan los datos obtenidos en el trabajo y los promedios obtenidos de datos bibliográficos (la misma consideración explicada en el párrafo anterior sobre el consumo energético). Si bien el resultado de la sumatoria es similar entre el trabajo y la bibliografía, las diferencias entre los datos son más significativas que las encontradas en soja, se pueden observar diferencias importantes en los valores de producción primaria, y en los datos del refinado. Referencias • ANL (2006). The greenhouse gases, regulated emissions, and energy use in transportation (GREET) model Version 1.6. U.S. Department of Energy laboratory, Argonne, LLC. 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El sector secundario se compone de la industria molinera, conocida como de primera transformación, donde el principal producto obtenido es la harina de trigo, y la industria de segunda transformación o alimentaria, donde se producen pan, pastas, galletitas, entre otros. En el presente trabajo se abarca el proceso de panificación, el cual cuenta con cuatro grandes subsistemas (Figura 1). Las etapas incluídas dentro de los límites del sistema son: • Producción primaria de trigo. Abarca todas las labores agrícolas realizadas en el predio rural, considerándose que para la obtención del grano de trigo pueden implementarse dos sistemas de labranza, siembra directa y labranza convencional. Además, incluye las operaciones post-cosecha. • Molienda Industrial. Las etapas que comprende son recibo, almacenamiento y pre-limpieza, limpieza y acondicionamiento, molienda o trituración, tamizado y purificación. La harina obtenida del proceso de molienda puede ser cargada a granel o empaquetada en bolsas de papel Kraft de 32 Kg cada una, para su posterior distribución a industrias de segunda transformación. 56 EEA INTA, Anguil • Panificación. El proceso de panificación puede ser doméstico o industrial. En éste último caso, se incluye el embolsado del pan, ya que sí bien el consumidor puede llevar su propia bolsa, en otros casos se coloca en bolsas de papel o polietileno, para su transporte hasta el hogar por parte del consumidor, éstas tres situaciones son consideradas. • Consumo en el hogar. Una vez obtenido el pan, ya sea mediante panificación industrial o doméstica, puede ser almacenado a temperatura ambiente en el hogar o bien, se puede refrigerar para prolongar su vida útil y además, por preferencias del consumidor el pan puede ser tostado. Se incluye el transporte de los granos de trigo desde el campo al molino harinero y el transporte de la harina desde el molino a la panadería o almacén de venta minorista. Los límites del sistema excluyen la producción de bienes de capital, como maquinarias y edificios, los consumos de energía para el alumbrado de oficinas, talleres o comedores, limpieza de hornos y maquinaria. Así como también, las emisiones generadas por el transporte de los empleados al molino y a la panadería. 2. Unidad funcional El análisis de la Huella de Carbono del proceso de panificación, se basa en la unidad funcional definida como 1 Kilogramo de pan de harina de trigo que se consume en el hogar. La unidad funcional especificada, se considera adecuada para la comunicación a los consumidores y para el etiquetado de carbono. Figura 1: Límites del sistema de la cadena de panificación, subsistemas y procesos unitarios de cada subsistema. Entre paréntesis flujo de masa (en kg), donde se observa que para producir 1 kg de pan son necesarios 0.7 kg de harina de trigo, que se obtienen a partir de 0.9 kg de grano de trigo. 3.2. Subsistema molienda del trigo medio de una báscula y luego, se almacena. Antes del almacenamiento del grano para la limpieza, se lleva a cabo una pre-limpieza, con el objeto de extraer impurezas adquiridas durante el almacenamiento en bodegas y en su trayecto en los camiones de transporte hasta el molino. Esta operación, se logra mediante aventadores o aspiradores, los cuales cuentan con cribas sacudidoras de chapa de hierro con distinta perforación, una más gruesa por la cual pasan el grano y los cuerpos extraños pequeños y otra más fina en la cual son retenidos los granos. Toda la máquina, se encuentra bajo la acción de una corriente de aire regulable, que expulsa los cuerpos más ligeros como cascarillas, polvos, esporas de hongos y otros análogos. Recibo, almacenamiento y pre-limpieza del grano El grano llega a granel a la planta de procesamiento. Allí, se recibe el cargamento, se pesa por Limpieza del grano El grano una vez sometido a la pre-limpieza, se lleva a la etapa de limpieza, en donde el trigo se hace pasar por una serie de máquinas que cons- 3. Descripción de los procesos unitarios 3.1. Subsistema producción primaria Como se mencionó anteriormente, esta etapa comprende todas las labores agrícolas realizadas en el predio rural, para la obtención del grano de trigo, tales como labranza/barbecho, siembra, fertilización, aplicación de plaguicidas y cosecha. Se incluyen además, los procedimientos post-cosecha, como el secado del grano y su almacenamiento. El producto de la cosecha obtenido, es transportado al molino para la elaboración de harina, a través de distintos medios de transporte. La huella de carbono en la agroindustria 57 tan de zarandas limpiadoras, con el fin de extraer impurezas que no fueron removidas durante la pre-limpieza. Son diversos los procedimientos que permiten separar las impurezas, basándose en diferencias de tamaño, forma, densidad o resistencia al aire entre los granos y los agentes extraños, o incluso aprovechando las propiedades magnéticas de las posibles partículas metálicas presentes. Acondicionamiento del grano Una vez limpio el grano, se encuentra listo para la etapa de acondicionamiento o atemperado, donde se añade y distribuye uniformemente humedad al grano, para que éste alcance un estado físico que permita una molienda de resultados óptimos. Para lograr una harina adecuada para panificación es del 13.5-14% de humedad, por lo tanto, se hace necesaria una humectación del grano mediante remojo con agua para alcanzar la humedad requerida. Generalmente, se inyecta agua hasta que el grano alcance una humedad del 16%, puesto que cuando el grano pasa por los rodillos del molino, éstos generan gran rozamiento y se calientan, provocando con ello la evaporación de un porcentaje de agua (2% aproximadamente). Luego de la inyección del agua, el grano húmedo, se almacena en silos intermedios en donde el grano permanece en reposo por 18-24 horas, tiempo durante el cual el grano alcanza a absorber toda el agua aplicada en el acondicionamiento. Molienda del grano Cuando el grano adquiere una humedad del 16%, se encuentra listo para la molienda, la cual tiene por objetivo la transformación del endospermo en harina y sémolas, y la separación, lo más íntegras posible de las cubiertas del grano (fibra o salvado) y el germen. La molienda consiste de una serie de sub-etapas de trituración, tamizado y purificación. Trituración o molturación Consiste en la rotura primaria del grano, que dá un producto de molienda poco homogéneo, en el cual las partes desechas de la cáscara, se encuentran mezcladas con la sustancia del núcleo de harina triturado en forma de polvo. El grano se deshace en productos granulares intermedios como sémola, de las que se pueden separar mejor 58 EEA INTA, Anguil las partes de la cáscara (y del germen). Las partículas mayores separadas por la extracción del producto de la primera trituración van a la segunda. Allí, los granos triturados se abren completamente y el producto se extrae nuevamente. Las partículas extraídas de mayor tamaño se envían a los terceros rodillos de trituración para limpiarlos más, lo que conlleva a una tercera extracción. Las partículas mayores de esta tercera extracción, que en ésta fase son casi menores al salvado o afrecho, se someten a un raspado final en el cuarto par de cilindros de trituración. Algunos molinos efectúan más de cuatro trituraciones. En las harineras modernas, el molino de rodillos es el equipo más utilizado. El principio de funcionamiento consiste en someter a los granos a fuerzas de compresión y cizalla, al pasar entre dos rodillos de superficie estriada. Cuando los rodillos son lisos, la fuerza predominante es la de compresión. Tanto el número de estrías de los rodillos, como la separación entre ellos, influyen en la granulometría del producto final. El producto de la molturación cae a una tolva, desde donde mediante transporte neumático, es impulsado hacia los plansifters (cernidores). Las estrías en los rodillos no se encuentran completamente paralelas, sino formando una espiral, para aumentar el efecto cortante. Por otra parte, para que el efecto de compresión/cizalla sea efectivo es necesario que la velocidad de los rodillos no sea la misma, por ello se trabaja siempre con un rodillo lento y otro rápido, de forma que el primero sostiene el material mientras que el segundo, lo moltura por la combinación de efectos de cizalla y compresión. Tamizado Después de la primera rotura, resulta el molido basto que por unos dispositivos cribadores se separa en productos de grano grueso (sémola impura de tamaño variable), en harina (harina de primera) y un residuo o sobrante que se somete a la siguiente trituración. Existen dos maneras de efectuar la operación, el cernido por centrifugación y por sacudimiento. El cernido por centrifugación se lleva a cabo en máquinas cribadoras centrífugas, las cuales se componen de un cilindro cuya superficie está dividida es zonas cubiertas de malla y gira alrededor de un eje. Alrededor del mismo eje gira también, un juego de aletas con mayor velocidad que lanza el material que se tamiza contra las paredes del cilindro, es decir, contra la superficie de los tamices. Por esta razón, la acción de esta máquina tamizadora, como la de todos los cribadores centrífugos es muy enérgica. Existe otra máquina que trabaja con más delicadeza, se trata del cernidor plano o plansifter que trabaja por sacudimiento e imita el movimiento de un tamiz a mano. El plansifter consta de un cierto número de mallas con orificio de diferentes diámetros, que a causa de su movimiento más delicado proporciona productos cribados de mayor grado de pureza. Purificación Su función es la de separar de las sémolas los fragmentos de cáscara fibrosa que aún permanecen en ellas, después de la sección inicial de ruptura. Estos fragmentos no se pueden separar por simple tamizado (en los plansifters) ya que algunos de ellos son del mismo tamaño que las sémolas, por lo que se hace en función de su peso específico, mediante una corriente de aire. La mayor parte de la harina pasa por la fase intermedia de sémola obtenida al extraer el producto de los diferentes cilindros de trituración. En este estado, la sémola impura es susceptible de purificación, siendo el objeto de los sasores (también llamados purificadores) limpiarla, eliminando las cubiertas externas y al mismo tiempo clasificarla, según tamaño y pureza, preparándola para la molienda en los cilindros de compresión. Los sasores están constituidos por tamices oscilantes, a través de los cuales, circula de abajo hacia arriba una corriente de aire. El producto que llega a los sasores es de tipo sémola de diferentes tamaños, incluyendo semolinas, el cual viene contaminado en menor grado de salvado o afrecho. Por lo tanto, estas máquinas clasifican las sémolas según su tamaño y pureza, eliminándose el material contaminado. 3.4. Productos de molturación La molienda del trigo, genera fundamentalmente tres productos diferentes, en función de la granulometría de los mismos: a. Salvado, de mayor tamaño, constituido por las capas externas del grano. b. Sémola, que contiene las partículas de endospermo más gruesas (130 a 1000 micras). c. Harina, formada por las partículas más finas del endospermo. Todas las sémolas y harinas no tienen los mismos usos y propiedades, ya que éstos vienen determinados por las características del trigo del cual han sido obtenidas, y fundamentalmente por dos de sus propiedades: la dureza y el contenido y calidad de la fracción proteica del endospermo. La harina obtenida en las diferentes trituraciones, se mezclan y se enriquecen con mejorantes y vitaminas con el fin de mejorar la calidad en la panificación. Estas sustancias químicas, se adicionan mediante dosificadores que regulan la cantidad de sustancia o componente adicional. Por último, la harina se almacena en silos verticales, dispuesta para empaque y posteriormente, para bodega. El embolsado de la harina se realiza mediante ensacadoras automáticas en bolsas de diversos tamaños o bien, puede ser cargada a granel. La harina ensacada o cargada a granel, es destinada a industrias de segunda transformación, para posterior elaboración de productos derivados del trigo (pan, bollería, pasta alimenticia, entre otros). 4. Subsistema panificación Las materias primas utilizadas para la elaboración del pan son: • Harina: es la materia prima por excelencia del proceso de panificación. La misma se encuentra compuesta por almidón, agua, proteínas, azúcares simples, materias grasas, materias minerales y vitaminas. El 85% de las proteínas son Gliadinas y Gluteninas, proteínas insolubles que en conjunto reciben el nombre de gluten, debido a su capacidad para aglutinarse cuando se las mezcla con agua, dando una red o malla que recibe igualmente, el nombre de gluten. Esta propiedad que poseen las proteínas del trigo y que no poseen las proteínas de otros cereales, es la que hace panificables las harinas de trigo y la que proporciona las características plásticas de la masa de pan. • Agua: es el segundo componente mayoritario de la masa y es el que hace posible el amasado de la harina. El agua hidrata la harina facilitan- La huella de carbono en la agroindustria 59 do la formación del gluten, con ello y con el trabajo mecánico del amasado se le confiere a la masa sus características plásticas: cohesión, elasticidad, plasticidad y tenacidad. La presencia del agua es parte primordial en lo relativo a la formación de un medio húmedo indispensable para la creación y desarrollo de la fermentación. • Sal: su principal objetivo es dar sabor al pan. Además, es importante porque hace la masa más tenaz, actúa como regulador de la fermentación, favorece la coloración de la corteza durante la cocción y aumenta la capacidad de retención de agua en el pan. • Levadura: en panadería se llama levadura al componente microbiano aportado a la masa con el fin de hacerla fermentar de modo que se produzca etanol y CO2. Este CO2, queda atrapado en la masa, la cual se esponja y aumenta su volumen. Las proporciones utilizadas para obtener 1 Kg de pan doméstico son 0.7 kilogramos de harina de trigo, 0.6 litros de agua, 17 gramos de sal y 25 gramos de levadura. La receta de pan industrial, es similar a la de panificación doméstica o casera. Con las particularidades propias de cada forma de producción y tipo de pan, el proceso de elaboración consta de las siguientes etapas: 4.1. Mezcla y amasado Sus objetivos son lograr la mezcla íntima de los distintos ingredientes y conseguir, por medio del trabajo físico del amasado, las características plásticas de la masa así como, su perfecta oxigenación. En la panificación industrial, el amasado se realiza en máquinas denominadas amasadoras, que constan de una artesa móvil donde se colocan los ingredientes y de un elemento amasador cuyo diseño determina en cierto modo los distintos tipos de amasadoras, siendo las de brazos de movimientos variados y las espirales, las más comúnmente utilizadas en la actualidad. En la panificación doméstica este paso es realizado manualmente. 4.2. División y pesado Su objetivo es dar a las piezas el peso justo. Si se trata de piezas grandes se suelen pesar a mano y si se trata de piezas pequeñas se suele utilizar una divisora hidráulica. 60 EEA INTA, Anguil 4.5. Reposo y formado El reposo tiene como objetivo dejar descansar la masa para que se recupere de la desgasificación sufrida durante la división. Esta etapa puede ser llevada a cabo a temperatura ambiente o en cámaras de bolsas, donde se controla la temperatura y el tiempo de permanencia en la misma. Luego, a la masa descansada se le da la forma característica del tipo de pan que se va a producir. Esta etapa puede desarrollarse en forma manual o mecánica (utilizando maquinaria). 4.6. Fermentación Es el tiempo de reposo que se le da a las piezas individuales, desde que se practicó el formado hasta que se inicia la cocción del pan. 4.7. Cocción Consiste en la transformación de la masa fermentada en pan, lo que conlleva la evaporación de todo el etanol producido en la fermentación, la evaporación de parte del agua contenida en el pan y la coagulación de las proteínas. Independientemente del tipo de horno, la cocción se realiza siempre entre 180 y 260 ºC, en una atmósfera rica en vapor de agua y el tiempo de cocción depende del tamaño del pan, siendo el tiempo aproximado de 20 a 25 minutos. Además, se añaden 10 minutos adicionales para calentar el horno. Tras la cocción y enfriamiento, el pan está listo para su consumo en el caso de la Panificación Doméstica o para el embolsado en el caso de la Panificación Industrial. 5. Subsistema consumo El pan en el hogar, puede ser refrigerado o bien ser almacenado a temperatura ambiente. Además, en el subsistema consumo se incluye el tostado del pan. Supuestos • Existe gran diversidad de aditivos agregados en el enriquecimiento de las harinas y debido a su baja proporción (<0.02%) se considera que su contribución a la demanda de energía y emisiones es despreciable. • No hay grandes diferencias entre los ingredientes y cantidades utilizadas en las dos escalas de panificación. • La etapa de fermentación en ambas escalas de producción de pan es realizada a temperatura ambiente, por lo cual la demanda de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero son cero o no significativas. • En la panificación doméstica el consumo de energía es originado en la etapa de cocción, siendo las etapas anteriores, realizadas manualmente. Mientras que, en la panificación industrial todas las etapas son realizadas utilizando maquinarias especializadas. • En la panificación industrial la cocción se realiza utilizando hornos eléctricos con quemadores a gas natural, mientras que en la panificación doméstica la cocción puede ser llevada a cabo mediante la utilización de hornos eléctricos o a gas natural. • No hay embalaje del pan doméstico pero si del pan industrial. • Existen dos rutas importantes: el transporte de los granos a la industria molinera y el transporte de la harina a las panaderías o almacén de venta minorista. Mientras que, la compra del pan por parte de los consumidores es realizada a pie o en bicicleta, por lo tanto, la demanda de energía y las emisiones son cero o no significativas. 6. Consumos energéticos en cada uno de los eslabones de la cadena del pan 6.1. Subsistema producción primaria En el primer eslabón de la cadena agroalimentaria del trigo, al comparar los consumos de energía, en dos sistemas de labranza, siembra directa y labranza convencional, bajo tres niveles de utilización de insumos, se observa que tanto en alta como en media utilización de insumos, el consumo de energía es menor en el sistema de siembra directa que el sistema de labranza convencional. Sin embargo, cuando el grado de intensificación es bajo, es decir con baja utilización de insumos, el consumo de energía es mayor en el sistema de siembra directa que en el sistema de labranza convencional (Fig. 2). El sistema de labranza convencional muestra, en promedio, un consumo de energía fósil menor que el sistema de siembra directa, siendo los valores obtenidos 2.94±0.82 MJ Kg de pan-1 y 3.23±1.14 MJ Kg de pan-1, respectivamente. El sistema de labranza convencional con baja utilización de insumos presenta el menor consumo de energía (2.62 MJ Kg de pan-1) y el sistema de siembra directa, también con baja utilización de insumos la mayor demanda energética (3.76 MJ Kg de pan-1). A menudo se argumenta, que la labranza mínima o siembra directa reduce en forma significativa el uso de combustibles fósiles, es más conservacionista desde el punto de vista energético y menos contaminante por productos de combustión. Lo anterior, es aceptable si se considera que la reducción de labores implica un menor movimiento de máquinas y equipos. Pero si se considera, que al realizarse un menor número de labores, no se logra la destrucción mecánica de las malezas que compiten con el cultivo, las cuales deben ser eliminadas con métodos químicos, se produce así una dependencia de los herbicidas, Figura 2: Consumo de energía promedio (Mj Kg de pan-1) enla producción primaria de trigo, para dos sistemas de labranza (directa y convencional) bajo tres niveles de intensificación agrícola (alta, media y baja utilización de insumos). La huella de carbono en la agroindustria 61 que es tanto mayor cuanto menor es el número de labores ejecutadas. Si se tiene en cuenta que para fabricar los herbicidas se insumen grandes cantidades de combustible fósil, la mayor eficiencia energética y el menor potencial de contaminación de la labranza mínima son supuestos cuestionables. A menudo, la labranza mínima usa más insumos contaminantes (fertilizantes y plaguicidas) que la labranza convencional (Viglizzo, 2001). 6.2. Transporte desde el predio rural al molino harinero El transporte desde el predio rural al molino harinero, si se realiza mediante un camión de 32 toneladas modelo nuevo, que recorre una distancia de 200 Km, demanda 0.11 MJ Kg de pan-1. 6.3. Subsistema Molienda de trigo La energía necesaria para producir la harina requerida para obtener 1 Kg de pan, es 0.317±0.22 MJ Kg de pan-1. Donde la etapa de trituración, presenta la mayor demanda energética, representada por un 87.38% del total, mientras que la etapa de recibo, almacenamiento y pre-limpieza demanda un 3.15%, limpieza y acondicionamiento un 5.68% y por último, tamizado y purificación un 3.79% del total de la energía requerida. Con respecto al embalaje, la carga a granel demanda 0.12 MJ Kg de pan-1, mientras que en el caso del embolsado es de 0.15 MJ Kg de pan-1, incluída la fabricación del papel Kraft. Por lo tanto, el total de ener- gía demandada es de 0.43 MJ Kg de pan-1 para la harina cargada a granel y 0.47 MJ Kg de pan-1 para la harina empaquetada en bolsas de papel Kraft (Fig. 3). 6.4. Transporte de harina El transporte de la harina, desde el molino harinero a la panadería o almacén de venta minorista, demanda 0.02 MJ Kg de pan-1 si el mismo se realiza utilizando un camión de 26 toneladas, modelo nuevo, que recorre una distancia de 50 Km. 6.5. Subsistema Panificación En el subsistema panificación se observa, que la panificación doméstica consume más energía que el sistema de panificación industrial. La panificación doméstica, demanda 3.05 MJ Kg de pan-1 en el caso de un horno eléctrico y cuando se utiliza un horno abastecido con gas natural, demanda 3.32 MJ Kg de pan-1. El consumo de energía para obtener una bolsa de papel es de 0.53 MJ Kg de pan-1 y para una de polietileno 0.15 MJ Kg de pan-1. Por lo cual, la demanda energética total del proceso de panificación es de 2.70 MJ Kg de pan-1 cuando el pan se empaqueta en bolsas de papel, 2.31 MJ Kg de pan-1 si se utilizan bolsas de polietileno y 2.16 MJ Kg de pan-1 cuando el pan no se empaqueta. Si bien, existe una marcada diferencia entre el consumo energético de la fabricación de bolsas de papel y de polietileno, en promedio la contribución del empaquetado al valor total de la demanda energética del proFigura 3: Consumo de energía promedio (Mj Kg de pan-1) en la producción de harina cargada a granel y empaquetada en bolsas de papel Kraft, de 32 kg cada una. 62 EEA INTA, Anguil Figura 4: Consumo de energía promedio (Mj Kg de pan-1) del proceso de panificación. Referencias: P.I.: Panificación Industrial y P.D.: Panificación Doméstica. ceso de panificación es baja (menor al 13%). En todos los escenarios de panificación planteados, se observa que la cocción es la etapa de mayor consumo de energía (Fig. 4). pan-1. Por lo tanto, el consumo en el hogar demanda 4.25 MJ Kg de pan-1. 6.6. Subsistema consumo 7. Demanda energética total del proceso de panificación en 12 escenarios posibles de producción de pan Cuando el pan se almacena a temperatura ambiente no manifesta consumo de energía, mientras que cuando el pan se refrigera en el hogar, entre 4 y 8 días, demanda 0.044 MJ Kg de pan-1. Además, en la fase de consumo se incluye el tostado del pan, el cual demanda 4.21 MJ Kg de Al compararse distintos escenarios de producción de pan, se observa que el escenario de menor demanda energética, se obtiene al efectuarse sistema de labranza convencional en la implantación del cultivo, panificación industrial y almacenamiento a temperatura ambiente sin tostaFigura 5: Consumo de energía promedio (Mj Kg de pan-1) en 12 escenarios posibles de panificacón. Referencias: SD: Siembra Directa, LC: Labranza Convencional, PDG: Panificación Domestica utilizando un horno a gas natural, PDE: Panificación Domestica utilizando un horno eléctrico, PI: Panificación Industrial, C: Consumo refrigerado y tostado, A: almacenamiento a temp. ambiente sin tostado del pan en el hogar. La huella de carbono en la agroindustria 63 do del pan. Mientras que, el escenario de mayor consumo energético es aquel donde la producción primaria se realiza con sistema de siembra directa, panificación doméstica utilizando un horno a gas natural, refrigerado y tostado de pan en el hogar. Siendo, las demandas energéticas 5.70 MJ Kg de pan-1 y 11.40 MJ Kg de pan-1, respectivamente (Fig. 5). En promedio, para producir 1 kilogramo de pan son necesarios 8.65 MJ de energía. Emisión de Gases de Efecto Invernadero en cada etapa de la cadena del pan Subsistema Producción Primaria Al compararse las emisiones de GEI, en dos sistemas de labranza bajo tres niveles de utilización de insumos, se observa que tanto, en alta como en media utilización de insumos, la emisión de GEI es menor en el sistema de siembra directa que el sistema de labranza convencional. Sin embargo, si el grado de intensificación es bajo, es decir con baja utilización de insumos, la emisión de GEI es mayor en el sistema de siembra directa (Fig. 6). El sistema de labranza convencional, con baja utilización de insumos, presenta la menor emisión de GEI (0.189±0.068 Kg eq-CO2 Kg de pan-1) y el sistema de siembra directa, también con baja utilización de insumos, manifiesta la mayor emisión de GEI (0.271±0.114 Kg eq-CO2 Kg de pan-1). La emisión de GEI es, en promedio, mayor en el sistema de siembra directa que en el sistema de labranza convencional, siendo los valores encontrados 0.233±0.082 Kg eq-CO2 Kg de pan-1 y 0.211±0.059 Kg eq-CO2 Kg de pan-1, respectiva- mente. Por lo tanto, se confirma que el sistema de labranza mínima no es menos contaminante por productos de combustión que el sistema de siembra directa. Transporte de trigo desde el predio rural al molino harinero El transporte de trigo, genera una emisión GEI de 0.008 Kg eq-CO2 Kg de pan-1, cuando se utiliza como medio de transporte un camión de 32 toneladas, modelo nuevo, que recorre una distancia de 200 Km, desde el predio rural hasta el molino harinero. Subsistema Molienda de trigo La emisión de GEI de la etapa de molienda es, en promedio, de 0.041±0.025 Kg eq-CO2 Kg de pan-1. Se observa, la importante contribución de la molienda (molturación o trituración) al valor total de emisiones, siendo baja la contribución de las demás etapas. Cuando la harina producida es cargada a granel emite 0.054 Kg eq-CO2 Kg de pan-1 y cuando se embolsa la emisión de GEI es de 0.057 Kg eq-CO2 Kg de pan-1 (Fig. 7). Del total de la demanda energética, un 84.59% corresponde a electricidad y un 16.41% a gas natural. De acuerdo a los datos suministrados por la empresa “Molino Los Grobo”, correspondientes a 5 años de producción, el valor de consumo de energía del proceso de molienda, en promedio, es de 0.10 MJ Kg de pan-1. Dicho valor se encuentra dentro del rango encontrado en este trabajo. Transporte de harina El transporte de harina, desde el molino hariFigura 6: Emisión GEI (Kg eq-Co2 Kg de pan-1) para dos sistemas de labranza (directa y convencional) bajo tres niveles de intensificación agrícola (alta, media y baja utilización de insumos). 64 EEA INTA, Anguil Figura 7: Emisión GEI (Kg eq-Co2 Kg de pan-1) de la producción de harina cargada a granel y empaquetada en bolsas de papel Kraft, de 32 kg cada una. Figura 8: Emisión GEI (Kg eq-Co2 Kg de pan-1) del proceso de panificación. Referencias: P.I.: Panificación Industrial y P.D.: Panificación Doméstica. nero a la panadería o almacén de venta minorista, genera una emisión GEI de 0.001 Kg eq-CO2 Kg de pan-1, utilizándose como medio de transporte un camión de 26 toneladas, modelo nuevo, que recorre una distancia de 50 Km. Subsistema Panificación La panificación doméstica utilizando un horno eléctrico en la cocción, es la forma de panificación de mayor emisión de GEI, obteniéndose un valor de 0.405 Kg eq-CO2 Kg de pan-1, mientras que cuando la cocción se realiza utilizando un horno alimentado con gas natural, la emisión de GEI es de 0.225 Kg eq-CO2 Kg de pan-1, siendo ésta la forma de panificación que presenta la emisión de GEI más reducida. Dentro de la panificación industrial, se encuentra que la emisión de GEI varía en función, del tipo de bolsa en que se ofre- ce el pan al consumidor. Cuando se empaqueta utilizando una bolsa de papel, la emisión de GEI es de 0.267 Kg eq-CO2 Kg de pan-1, cuando se realiza utilizando una bolsa de polietileno se emiten 0.241 Kg eq-CO2 Kg de pan-1 y 0.230 Kg eq-CO2 Kg de pan-1 cuando el consumidor lleva su propia bolsa (Fig. 8). Se observa que las emisiones de GEI son muy similares en el caso de la panificación industrial sin embolsado y la panificación doméstica utilizando un horno a gas natural. Los valores mensuales de consumo de energía de una panadería local visitada, son 938 KWh de electricidad y 776.05 m3 de gas natural, totalizando un consumo de 28986.45 MJ de energía por mes, es decir 11.64% de electricidad y 88.36% de gas natural. Teniendo en cuenta, una producción mensual de 14100 Kg de pan, el consumo de energía por Kg de pan es de 2.05 MJ, dando una dife- La huella de carbono en la agroindustria 65 rencia de 0.11 MJ con respecto al valor por defecto encontrado en la bibliografía. Siendo la emisión de GEI correspondiente de 0.17 Kg eq-CO2 Kg de pan-1. Subsistema Consumo Cuando el pan se refrigera en el hogar, entre 4 y 8 días, se genera una emisión de GEI de 0.022 Kg eq-CO2 Kg de pan-1. Además, cuando el pan es tostado, se emiten 0.597 Kg eq-CO2 Kg de pan-1. El consumo, incluyendo refrigeración y tostado, genera 0.619 Kg eq-CO2 Kg de pan-1. 8. Huella de Carbono de la cadena del pan El valor promedio de la Huella de Carbono del pan es de 0.884 Kg eq-CO2 Kg de pan-1. El escenario de producción primaria con sistema de labranza convencional, panificación doméstica utilizando un horno alimentado con gas natural y almace- namiento en el hogar a temperatura ambiente, sin tostado del pan, manifiesta la menor emisión de GEI, con un valor de 0.502 Kg eq-CO2 Kg de pan-1. Mientras que, la máxima emisión es 1.323 Kg eqCO2 Kg de pan-1, valor que surge de la producción de trigo utilizando siembra directa, panificación doméstica con cocción del pan en horno eléctrico, refrigerado y tostado del pan (Fig. 9). 9. Contribución porcentual de cada etapa de la cadena del pan al valor de la Huella de Carbono Identificar las etapas de mayor contribución al valor de la HC, permite a los distintos actores de la cadena del pan, definir políticas de reducción de emisiones y optimizar los procesos productivos. En la cadena del pan, se encuentra que la mayor contribución de emisiones de GEI está dada por la producción primaria de trigo, la paniFigura 9: Emisión GEI (Kg eq-Co2 Kg de pan-1) en 12 escenarios posibles de panificacón. Referencias: SD: Siembra Directa, LC: Labranza Convencional, PDG: Panificación Domestica utilizando un horno a gas natural, PDE: Panificación Domestica utilizando un horno eléctrico, PI: Panificación Industrial, C: Consumo refrigerado y tostado, A: almacenamiento a temp. ambiente sin tostado del pan en el hogar. Figura 10: Contribución porcentual de cada etapa de la cadena de panificación al valor total de la Huella de Carbono del pan. 66 EEA INTA, Anguil ficación y el consumo del pan, etapas de alto consumo energético. Mientras que, el proceso de molienda y el transporte, presentan una baja contribución al valor de la HC (Fig. 10). La búsqueda de estrategias, para disminuir el consumo de energía por unidad de producto generado, es decir aumentar la eficiencia energética de los productos y por lo tanto, reducir la emisión de gases de efecto invernadero, tiene una alta prioridad para enfrentar el cambio climático y debería apuntarse a las etapas de mayor emisión de GEI. 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Introducción En Argentina, la cosecha de maíz, en la campaña 2011/2012, arrojó un valor cercano a las 21 millones de toneladas, con 5 millones de hectáreas implementadas (SIIA, 2013) De ese volumen cosechado, nuestro país exporta como grano (commodity) el 65% de lo producido, el resto lo industrializa o lo transforma en carne, huevos, etanol, etc. Al contrario de otros países como Estados Unidos donde solo el 16% es exportado como grano (Uztarroz F.,et al 2010). La industrialización del maíz se puede dividir en 3 sectores más importantes, el de alimento balanceado, es la más importante, ya que en promedio el maíz compone el 50% de las raciones, además de intervenir en la composición de las mismas, ciertos subproductos como gluten feed, gluten meal y residuos de industrias fermentativas. Los otros 2 sectores, para obtención de etanol y como producto y/o co-producto el aceite, son la Molienda Húmeda y la Molienda Seca. Los procesos para la obtención del etanol son esencialmente los mismos pasos: el preparado del feedstock, la fermentación de azucares simples, el recupero de alcohol y los co-productos. (Vergagni G., 2004). La operación de molienda húmeda es más compleja porque el grano se debe separar en sus componentes, con la ventaja que al lograr una separación más efectiva de los mismos se obtienen subproductos de mayor valor agregado. En la Molienda húmeda solamente el almidón se fermenta, mientras que en la molienda seca para obtener etanol se fermenta el puré entero. La Molienda Húmeda es un proceso de capital intensivo, donde las empresas procesan un gran volumen de granos. Hay 6 plantas en nuestro país que realizan molienda húmeda de maíz y unas 32 plantas de mucho menor producción distribuidas en el país que procesan mediante molienda seca (Vergagni G., 2004) Los co-productos de la obtención del etanol son diferentes de acuerdo al método utilizado mientras que en la molienda húmeda los subproductos son el aceite de maíz, el gluten feed y el gluten meal, de la molienda seca se obtienen granos destilados, secos y solubles (DDGS), que se utilizan para alimento para ganado. 2. Límites del Sistema Como se explicó en los capítulos de soja y girasol, los límites del sistema, permiten definir el alcance de la huella de carbono del producto, es decir, que etapas del ciclo de vida, entradas y salidas son incluidas en la evaluación. Primero se definen los límites de asignación del estudio, que incluyen los procesos de producción y de transformación, excluyendo en este trabajo en particular la distribución de los productos terminados. Para describir los límites, se utiliza un diagrama de flujo de procesos, en el cual se identificaron etapas y/o procesos unitarios y sus interrelaciones. Cada una de estas etapas son abordadas con el objeto de definir las entradas de materias primas e insumos, la naturaleza de las transformaciones y operaciones que ocurren dentro de estas etapas y cual es producto intermedio, subproducto o producto final que genera. Para el presente capítulo, solamente se extrajeron de la complejidad de procesos que tiene el grano de maíz, se eligieron 2 procesos por separado para facilitar el cálculo de las emisiones de los productos finales: La huella de carbono en la agroindustria 71 1. Proceso de Elaboración de Aceite de Maíz (RENDIMIENTO 28,60 Litros/1000 kg de semilla) 2. Proceso de obtención de Etanol por Molienda Seca (RENDIMIENTO 405,37/1000 kg de semilla). Las cadenas resultantes de estos 2 procesos son las siguientes (Figura 1 y 2). 3. Datos básicos para los cálculos de emisiones Para el cálculo de las emisiones se utiliza el mismo cuadro N° 1 del Capítulo 4, con las consideraciones expresadas en ese apartado y en relación al cuadro N° 2, del mencionado capítulo. 4. Producción Primaria A partir de lo expresado en el Capítulo sobre emisiones en la producción primaria desarrollado por Federico Frank (ver capítulo 3 cuadro 3), para el cálculo de las mismas en este capítulo, se ha seleccionado una producción de rendimiento promedio 8200,00 kg con una emisión por kilogramo de 0,120 kg eq-CO2. Es decir que para obtener una tonelada de maíz, con un rendimiento por hectárea de 8200,00 kg se genera una emisión de 120 kg eqCO2. El rendimiento en aceite por cada tonelada de girasol es de 28,60 litros, haciendo una relación directa se obtiene que por cada litro de aceite, las emisiones responsables de la producción primaria es de 4,20 kg eq-CO2 . Para el bioetanol, cuyo rendimiento es de 405,37/tonelada de maíz, las emisiones por litro representa 0,296 kg eq-CO2. Es importante destacar las diferencias entre Figura 1: Cadena del Maíz simplificada de la Obtención de Aceite Refinado de Maíz. 72 EEA INTA, Anguil Figura 2: Cadena del Maíz simplificada de la obtención del Etanol. los valores de emisiones de los productos derivados analizados del maíz, se debe al diferente rendimiento que tienen. Por lo que, la cantidad de emisiones generadas por la producción primaria para producir un litro de aceite refinado es aproximadamente 14 veces mayor que para producir un litro de etanol. Este dato es necesario aclarar sin tomar en cuenta otros factores relacionados con el proceso, que no han sido analizados en este trabajo. eq- de CO2 para recorrer los 250 kilómetros. Por lo tanto por tonelada de maíz transportado, generará 134,75 MJ y 9,750 kg eq-CO2. Si se lleva este valor a los 28,6 litros de refinado que se obtienen cada 1000 kg de maíz, el valor por litro de aceite consume 4,71 MJ y 0,341 kg eq-CO2. Para el caso del etanol cuyo rendimiento estimado es de 405,37 litros cada 1000 kilos, el valor por litro de etanol es de 0,332 MJ y 0,024 kg eq-CO2. 6. Procesamiento del Maíz 5. Transporte Respecto al transporte y tomando como modelo el mismo tipo de camión (ver cuadro N°3 del Capítulo 4), que se eligió para soja y girasol y recorriendo la misma distancia, con el mismo razonamiento ese transporte generaría 4312 MJ y 312 kg A partir de este apartado, la energía estimada consumida y los valores energéticos componentes de materias primas ingresadas al proceso son determinantes para el cálculo de emisiones. Antes de describir las etapas del procesamiento del maíz y como se planteó en los capítulos dedi- La huella de carbono en la agroindustria 73 cado a soja y a girasol, se deberá elegir una matriz energética, que represente la empresa a la cual se debe realizar el análisis. Para este trabajo se seleccionó la combinación 40 % de Gas natural, 40 % Electricidad y 20% Gasoil. 7. Aceite Refinado Recepción y Acondicionamiento La calidad del aceite de maíz comienza en el campo, ya que las condiciones de cultivo, el desarrollo del mismo y el tratamiento que recibe la semilla hasta su almacenaje, influyen en la calidad del aceite. Un maíz cosechado con humedad y secado a una temperatura no mayor de 80º C, tiene mayor rendimiento en aceite que uno secado a 150º. La recepción y acondicionamiento del maíz, tomando en cuenta un proceso estándar (validado a campo), que ingresa con una humedad entre el 16 y 17%, consume 17, 64 MJ por tonelada de semilla. Esto equivale a 0,617 MJ/litro de aceite refinado. Tomando en cuenta el valor de emisión referenciado con la matriz energética seleccionada en los capítulos de soja y girasol, el valor de emisión sería de 0,098 kg eq-CO2 / MJ x 0,617 MJ/litro = 0,060 kg eq-CO2 / litro de aceite refinado. Maceración El proceso evaluado en este caso es el siguiente: la semilla de maíz ya acondicionada se introduce en varias cubas en batería con circulación en contracorriente del maíz y el agua de maceración a temperatura entre 49° a 52° C y con el agregado de dióxido de azufre (en el caso de este proceso evaluado). Este proceso permite la separación de la fécula y la proteína insoluble. Tomando la memoria energética y las emisiones del dióxido y el consumo energético del proceso los valores resultan de 30,67 MJ/tonelada de maíz procesado, por lo que implica un consumo energético de 1,072 MJ/litro de aceite refinado. Las emisiones generadas por litro de aceite refinado obtenido es de 0,105 kg eq-CO2. Si bien el líquido de maceración se concentra, y se mezcla con la fibra, el gluten y el germen agotado, para destino alimentación, no se toma en cuenta como subproducto del proceso. 74 EEA INTA, Anguil Separación del Germen Después de la maceración, se muele groseramente el grano ablandado en un molino de fricción. Así, se rompe el grano y libera el germen sin fragmentarlo. Como consecuencia de la maceración el germen se hincha y se vuelve gomoso. Para liberar el germen puede ser necesario dos pases por el molino, posteriormente se separa del resto del grano con un separador de ciclón para líquidos o hidroclón. La separación se hace de acuerdo a la densidad; por poseer mayor riqueza de aceite, el germen tiene menor densidad. El hidroclón trabaja con el agua según el mismo principio que sigue el separador de ciclón con aire. Secado, prensado y filtrado El germen recuperado se lava para quitarle el almidón adherido y se deseca. Después se destina a la producción de aceite, mediante el proceso de prensado. Este proceso se realiza mediante el uso de hexano como solvente. Como todos lo procesos de extracción por solventes hay gastos energéticos resultantes de la recuperación de solventes, mediante la destilación de micelas, y la recuperación de residuos generados. Las dos etapas precedentes, tienen un gasto energético de 127,22 MJ/tonelada de maíz procesado y de 156,04 MJ/tonelada de maíz procesado para la separación del germen y para la extracción, respectivamente. Las emisiones calculadas para estos dos procesos son de 12,47 kg eq-CO2 y de 15,29 kg eq-CO2, por tonelada de maíz procesado respectivamente. Refinado Para el refinado del maíz se trabaja con las siguientes etapas: • 1a etapa. Desgomado Permite separar fosfatidos (lecitinas), gomas y mucílagos, que por su poder emulsionante bajarían el rendimiento en la neutralización. Se efectúa por tratamiento con agua caliente y vapor directo, a 80-90°C seguido de decantación o centrifugación. • 2a etapa: Neutralización La adición de hidróxido de sodio en una cantidad de 20 a 44% mayor que la que correspondería estequiométricamente a su acidez libre, no sólo neutraliza los ácidos grasos libres, separándolos como jabones sódicos, pino que a la vez arrastra restos de mucílagos, fosfátidos y pigmentos. Es conveniente que el contacto de las fases reaccionantes se haga en un tiempo mínimo, seguido de una rápida separación del aceite por centrifugación para evitar su saponificación ulterior. • 3a etapa: Secado y Blanqueo El aceite neutralizado, lavado con un 10% de agua caliente v luego secado por dispersión hasta 95°C a presión reducida, se mezcla con 0,5 a 3% de tierra absorbente activada, a base de silicatos hidratados de Al, como la tierra decolorante. El proceso se realiza en estanques cilíndricos, provistos de agitadores de paletas a 60-80°C y en atmósfera de presión reducida. Después de un contacto de 20-30' se separa el decolorante por filtros prensas. La ventaja de un sistema continuo hasta esta etapa es además, el hecho de evitar el contacto del aceite con el aire. Aquí son retenidos eventualmente también los peróxidos, trazas metálicas (Fe, Cu) y radioactivas (Cs, Sr) y, si se agrega carbón a la tierra decolorante, además, hidrocarburos policíclicos y aflatoxinas. • 4a etapa: Winterización Consiste en la separación de parte de los glicéridos sólidos y/o ceras para obtener así un aceite sin turbidez o sedimento, a1 enfriarse. Para ello el aceite se somete a enfriamiento lento ( 3-10°C ) seguido de reposo y separación de los cristales grandes por filtración, • 5a etapa: Desodorización Consiste en separar componentes como aldehídos, cetonas, hidrocarburos, que junto con restos de las otras impurezas ya mencionadas comunican olor y sabor peculiares al aceite crudo. Los valores energéticos y de emisiones se han tomado del cuadro N° 5 del Capítulo 3, y los valores obtenidos en el proceso son: 5702 MJ cada/1000 litros de aceite refinado y una emisión 558,80 kg eq-CO2 / litro de aceite refinado. Las validaciones realizadas a sitios de producción fueron variables, y cercanos en algunos casos a un +/-20%. En cuanto al uso de insumos: ácido fosfórico, tierras de blanqueo e hidróxido de sodio, la variabilidad no fue significativa Envasado Para el análisis de envasado en aceite refinado de maíz, los valores por litro de envasado en bote- llas PET son los mismos que para el aceite de soja (ver cuadro N° 9 del Capítulo 3). Es decir 2,92 MJ/litro de aceite envasado y 0,286 kg eqCO2/litro envasado. 8. Etanol Como se indicó en la introducción los datos de la elaboración de etanol a partir del maíz, son obtenidos a partir del proceso de molienda seca (Dry Milling). Los pasos para la obtención del etanol, son los siguientes: • Recepción y Acondicionamiento: el proceso de molienda seca comienza con la limpieza del grano de maíz, que luego pasan a molinos que lo muelen a polvo fino. • Licuefacción: la harina de maíz se sopla a grandes tanques, donde se mezcla con agua y enzimas (amilasa alfa) y pasa por las cocinas donde se licueface el almidón. A esta mezcla se le mantiene a un pH 7. Se trabaja con temperaturas altas (120150 ° C ) y luego más bajas (95° C). Las temperaturas tienen la función de bajas los niveles bacterianos en el mosto. • Sacarificación: el puré o mosto es refrescado, con agua a una temperatura un poco por debajo del punto de ebullición y se le agrega una enzima secundaria que actúa como catalizadora (glucoamilasa) para convertir las moléculas de almidón licuado a azucares fermentables (dextrosa). • Fermentación: es la base de la obtención del etanol, y consecuencia de la reacción de moléculas orgánicas en ausencia de oxígeno en la fermentación. Al puré o mosto se le agrega levaduras para fermentar los azucares obteniendo por cada molécula de glucosa 2 moléculas de etanol y 2 de dióxido de carbono. En procesos continuos este puré fluye por varios fermentadores hasta que se fermente completamente. El etanol conserva mucha de la energía originaria del azúcar, lo que resulta en una característica diferencial como combustible. • Destilación-Deshidratación: El puré fermentado (llamado cerveza) tiene 15% de alchol, un 85% de agua junto a levaduras y sólidos no fermentables del maíz. El puré es enviado a un sistema continuo de destilación donde se separa el alcohol del resto de los componentes. El alcohol deja la columna de destilación un porcentaje de pure- La huella de carbono en la agroindustria 75 Cuadro 1: Consumos energéticos y emisiones generadas en el proceso de obtención del etanol. za del 90 al 96% y como residuo deja el “stillage” que luego se procesa como co-producto. El alcohol luego se lo deshidrata para que quede como alcohol anhidro sin agua. • Desnaturalización: por último el alcohol es desnaturalizado con un producto por ejemplo nafta, en un porcentaje del 2 al 5% para no hacerlo apto para el consumo humano. Los co-productos de este proceso son el anhídrido carbónico que con un proceso de compresión y limpieza se usa para gasificante de bebidas o para congelar carne. Y los DDGS, que son resultado del centrifugado y secado de los residuos de la fermentación. Para este trabajo en particular no se toman en cuenta para el análisis de emisiones. Extrayendo aquellos datos que se consideraron más representativos y promedios de los mismos se pudo lograr obtener los resultados que se describen en el cuadro N°1. En este cuadro todos los insumos ingresados al proceso han sido convertidos en base a sus memorias energéticas en MJ y por cálculo de matriz en las emisiones correspondientes. 9. Resultados obtenidos por unidad de producto En este apartado se realizan los análisis de resultados para cada uno de los productos obtenidos y seleccionados de la cadena del maíz: • En el cuadro N°2, se resumen los valores energéticos (de los procesos de transformación) y de emisiones de los 2 productos seleccionados aceite refinado y etanol. • En la figura N° 3 y a manera de resumen se compara la incidencia porcentual de cada una de las etapas en cuanto a emisiones, para aceite refi- 76 EEA INTA, Anguil nado de maíz comparado con soja y girasol. Se observa en las emisiones una mayor incidencia de la producción primaria, como así también del transporte, en la producción de aceite refinado de maíz. Esto es lógico debido a la menor cantidad de aceite obtenido por tonelada de producción. En cuanto a las diferencias entre extracción y refinado quizás se deba más a una separación de etapas entre capítulos que a una diferencia significativa entre procesos. Es necesario aclarar nuevamente que las etapas analizadas en este trabajo se han tomado como aisladas de procesos externos, sin tomar en cuenta los procesos de generación de energía que algunas empresas realizan a partir de marlo de maíz o a la generación y comercialización de CO2, generado en el proceso de fermentación cuando se quiere obtener etanol. Si tomando en cuenta que cualquiera de las etapas que sea ineficiente, influye negativamente en el resultado final de la cantidad de emisiones por producto, la producción primaria en maíz, la eficiencia en la cantidad de emisiones en la producción primaria es fundamental, ya que es la etapa que más influye en el resultado final según los resultados del trabajo, y los datos obtenidos a partir del Capítulo desarrollado por F. Frank. • En la figura N° 4, se compara la influencia de las emisiones de los biocombustibles obtenidos a partir de soja, girasol y maíz. La incidencia de la producción primaria en las emisiones, en la obtención de biodiesel es menor a las generadas por el proceso de transformación, incluso para producir el etanol de maíz la influencia de la producción primaria es un mucho menor, aproximadamente un 19%, ya que el rendimiento en etanol cada 1000 kg de semilla es mayor. Esta última comparación está dirigida más bien a demostrar cómo influyen los rendimientos por tonelada de grano, y no se toman en cuenta Cuadro 2: Resumen de los valores energéticos y de emisiones para obtener un litro de aceite refinado y de etanol de maíz, según el proceso analizado en el presente capítulo. Figura 3: Porcentaje de Participación de las emisiones de las distintas etapas del proceso de obtención de aceite refinado de soja, comparado con Girasol y Maíz. otras variables que influirían también, que ya se escaparía al alcance de este trabajo. • Con el mismo criterio usado para los capítulos de soja y girasol, al comparar los datos obtenidos en el trabajo y los datos bibliográficos promedios de referencia, en el resultado final en cuanto al consumo energético para obtener un litro de etanol, las variaciones van de + - 11% y en cuanto a emisiones las diferencias rondan el 30% en más o en menos, sobre todo en lo que es la valoración de las emisiones en la producción primaria. La huella de carbono en la agroindustria 77 Figura 4: Participación de las emisiones en los procesos de obtención de biocombustibles. Referencias • Agricultural Economist Department, (2006). Economic and Technical Analysis of Ethanol Dry Milling. 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Durante la década de 1990, la producción de leche tuvo una tasa de crecimiento anual del 6%, alcanzando el récord histórico de 10,3 millones de litros de leche en 1991, que puso al país en decimotercer lugar de la producción lechera mundial. Este crecimiento ha sido irregular (FAO, 2011), sin embargo, y después de un período de expansión, la producción de leche se redujo un 25% entre 2000 y 2004, y desde entonces se ha producido una recuperación moderada (FAO, 2011). De acuerdo a la información elaborada por el Servicio de Información Exterior del USDA-FAS (2010), sobre la producción mundial de leche cruda, en Argentina se habría dado un incremento del 2,4% en 2010 respecto de 2009 y las proyecciones indicarían que dicho crecimiento en la producción continuaría de manera sostenida, producto del nivel de profesionalización de los establecimientos productores de leche en aspectos vinculados a mejoramiento sanitario, genética, manejo y alimentación. Actualmente, la producción nacional de leche es la segunda en importancia de Sudamérica (después de Brasil) y se ubica en el décimo séptimo lugar a nivel mundial (FAO, 2008). El ganado vacuno se encuentra distribuido en todo el país, existiendo zonas bien diferenciadas en cuanto a la densidad ganadera, características agroecológicas y tipo de producción. En las provincias Buenos Aires, Santa Fe, Córdoba, Entre Ríos, La Pampa y Santiago del Estero se encuentra distribuido el 95% del ganado lechero (Garzón y Torre, 2010). Allí no solo radican las principales cuencas lecheras, sino que también poseen casi la totalidad de los tambos e industrias del sector. De acuerdo a estadísticas de SENASA (2009), Santa Fe, Córdoba y Buenos Aires, son las provincias que contaban con la mayor cantidad de establecimientos (4.156, 3.730 y 2.677, respectivamente). Sin embargo, un importante proceso de consolidación ha llevado a aumentar la cantidad de ganado, mientras que el número de explotaciones lecheras se ha reducido alrededor de 4,5% anual desde el 2002 al 2009 (INDEC, 2003; Terán, 2007; SENASA, 2009). Actualmente, existen alrededor de 1,85 millones de vacas lecheras distribuidas en 11.800 tambos (SENASA, 2009). En el año 2011, totalizaron una producción de 11.600 millones de litros de leche (MAGPyA, 2011). Según las estimaciones, se espera que la producción de leche argentina alcance aproximadamente 12.000 millones de litros en el año 2013, un aumento del 3,5% en relación al 2012 (USDA-FAS, 2012). El modelo de tambo medio argentino más generalizado en la principal cuenca lechera del país (zona central de Santa Fe y Córdoba) (SENASA, 2009) tiene 250 hectáreas, de las que el 85% se destina a ganadería y el resto a agricultura, con el 35% de la superficie total tomada en arrendamiento y una producción de 1.700 litros diarios de leche (Garzón y Torre, 2010). La raza más difundida es la denominada “Holando Argentina”; sin embargo, también existen explotaciones de raza Jersey, aunque en una proporción marginal (FAO, La huella de carbono en la agroindustria 79 2011). La lechería argentina se basa en un sistema de tipo pastoril, donde el principal insumo utilizado para la alimentación del rodeo son las pasturas naturales o con especies forrajeras implantadas en campos destinados para tal fin y, en menor medida, el silo de maíz, el heno, los granos y el alimento balanceado (Chimitz y Gambuzzi, 2007; Comeron, 2008). En cuanto a la industria, existen alrededor de 848 empresas de productos lácteos con más de 1.100 plantas de procesamiento (Cartier et al., 2007). De la producción total de leche, el 7,5% se vende a través del mercado informal y/o son consumidos por los hogares agrícolas, mientras que 92,5% se procesa como leche fluida o productos manufacturados lácteos (FAO, 2011). La mayor concentración es en el rubro quesos, que absorben casi el 50% de la producción nacional de leche (MAGPyA, 2011). Le siguen en orden de importancia la leche en polvo, con el 24 % y la leche fluida (pasteurizada y esterilizada) con el 19 % (MAGPyA, 2011). Estos productos logrados en la etapa industrial se encuentran disponibles para consumo mediante un adecuado proceso tecnológico, envasado, distribución y venta por los sistemas de comercialización. El mercado doméstico interno es destinatario de alrededor del 80 % de la producción nacional de leche. En términos de composición relativa, el consumo nacional, al igual que la producción, se caracteriza por la alta participación de los quesos (FAO, 2011). La leche fluida ocupa el segundo lugar en el consumo nacional de lácteos, y en este caso se destaca el crecimiento que experimentó la participación de la leche esterilizada UAT o “larga vida” (FAO, 2011; PROARGEX, 2012). La leche en polvo (entera y descremada), si bien su principal destino es la exportación, tiene aún un buen mercado interno, ya sea por los canales de venta tradicionales, las licitaciones públicas o por el uso industrial (PROARGEX, 2012). En relación con los canales de comercialización de los productos lácteos, la industria se debe desempeñar abasteciendo a un espectro disperso de comercializadores (desde grandes cadenas de comercialización hasta pequeños comercios minoristas). El mercado de consumo final es el canal más importante para todos los productos lácteos, que se venden a través de una red comercial altamente compleja (FAO, 2011; PROARGEX, 2012). 80 EEA INTA, Anguil Los principales destinos de exportación de los productos lácteos argentinos en el 2011 fueron Brasil, Venezuela, Argelia, Estados Unidos, Chile, Rusia, China y otros países, completando un total de 107 países (MAGPyA, 2011). El producto más significativo de la cartera exportable de la cadena láctea argentina es la leche en polvo, representando más del 50% de las exportaciones del 2010 (MAGPyA, 2011). En conjunto, las exportaciones de productos lácteos representan algo más del 1% de las exportaciones totales del país y alrededor del 4% de las manufacturas de origen agroindustrial. En cuanto a la producción de leche y su impacto en el medio ambiente, un grupo importante y creciente de empresas están poniendo en práctica Sistemas de Gestión Ambiental (SGA) (Estimaciones basadas en Certificaciones y Acreditaciones INTI en Argentina), pero la industria de procesamiento de alimentos sigue representando menos del 6% del total de la certificación ISO 14000 en el país. Según la segunda comunicación nacional (SNC, 2007) presentada por el Gobierno de Argentina en virtud de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), correspondientes al sector agrícola-ganadero son, después de las provenientes del sector energético, las segundas en importancia con una participación del 44,3%. En cuanto a las emisiones procedentes de la fermentación entérica (estas son las principales dentro del sector ganadero), los bovinos contribuyen con el 95.46% a la emisión total (Bovinos lecheros: 6.70% y bovinos no lecheros: 88.76%) (Fundación Bariloche, 2005). Las mayores emisiones de GEI de la cadena láctea son generadas por la ganadería lechera, mientras que todas las otras fases representan sólo alrededor de una quinta parte. Las principales causas de las emisiones GEI procedentes de la producción lechera son la fermentación entérica, el manejo del estiércol, la producción de alimentos y las emisiones directas de suelo de pastoreo (SNC, 2007). El cálculo de emisiones GEI se realiza en base a tres gases principales: el anhídrido carbónico (CO2), el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O). Las emisiones CH4 por fermentación entérica conforman aproximadamente un 66,78% de las emi- siones totales del ganado (SNC, 2007). La segunda emisión más importante es el N2O proveniente de la emisión directa por excreción de nitrógeno en heces y orina de los animales de pastoreo (21,24%) y el N2O resultante de la emisión indirecta del suelo debido a la volatilización y lixiviación de nitrógeno contenido que se descompone en el suelo (10,39%) (SNC, 2007). Entre otras fuentes, las emisiones de CH4 y N2O procedentes del manejo del estiércol representan sólo el 1,40% y 0,19% respectivamente (SNC, 2007). En este capítulo se analizan las emisiones de gases de efecto invernadero (expresadas como kg de equivalentes CO2/kg de producto final) correspondientes a dos trayectorias de la cadena láctea (leche fluida y queso de pasta semi-dura). Con el fin de validar los resultados, se confrontarán las emisiones típicas de estas dos trayectorias en Argentina con respecto a las estimadas para otros países del Hemisferio Norte. 2. Límites del sistema y unidad funcional Teniendo en cuenta el ciclo de vida del producto estudiado y los ciclos de vida de productos relacionados, se establecen los límites del sistema. Como se observa en la Figura 1, los productos lácteos deben pasar por una serie de etapas, desde la producción primaria hasta la elaboración final de la leche, incluido el transporte para el sector minorista. El sistema en su conjunto se puede dividir en dos subsistemas que contemplan trayectorias parciales: 1. Desde la cuna a la tranquera, que incluye todos los procesos anteriores en la producción ganadera hasta el momento en que la leche producida sale del tambo; 2. Desde la tranquera a la góndola, incluyendo varios eslabones de procesamiento y distribución. En primer lugar, el transporte de la leche a las plantas de elaboración y su disposición en tanques que la mantienen a baja temperatura para que no proliferen microorganismos nocivos. Allí se realizan dos procesos (Figura 1): a) esterilización y estandarización previos a envasar leche fluida y 2) la pasteurización y homogenización, como paso previo a la elaboración de quesos, leche en polvo, yogur, manteca y leche condensada. La cadena agro-alimentaria se completa con el envasado de los productos y el transporte hasta el distribuidor minorista. En este análisis, todos los aspectos relacionados con el consumo y disposición final de los residuos de los productos lácteos se encuentran fuera del sistema previamente definido. 3. Fuentes de datos e información Se consultaron distintas fuentes para determinar los requerimientos energéticos y las correspondientes emisiones de carbono (gases GEI) de los diferentes eslabones del proceso de elaboración de leche fluida y queso de pasta semidura. Los datos sobre las emisiones GEI de la electricidad y otras fuentes de energía, se obtuvieron a Figura 1: Cadena agro-alimentaria simplificada de los productos lácteos. La huella de carbono en la agroindustria 81 partir de distintas estadísticas provistas por organizaciones internacionales y nacionales tales como US Department of Energy, European Union, IPCC e ISCC. Claramente, las emisiones GEI de una usina láctea dependerá del tipo de energía que se utiliza y de las emisiones producidas por cada fuente de energía utilizada. En la matriz energética argentina, más de un 50 % de la energía total consumida proviene de energía eléctrica provista por fuentes térmicas (gas, fueloil y gasoil principalmente) (Secretaría de Energía de la Nación, 2009). 4. Trayectoria de productos en la cadena de los lácteos En un diagrama de flujo de procesos se identificaron las etapas y/o procesos unitarios (conoci- dos como eslabones de la cadena) y sus interrelaciones (Figura 2) durante la elaboración de los distintos productos finales. Cada una de estas etapas es abordada con el objeto de definir las entradas de materias primas e insumos, la naturaleza de las transformaciones y operaciones que ocurren dentro de estas etapas y cual es producto intermedio, subproducto o producto final que genera. En este estudio, la unidad funcional considerada la base para el análisis, ha sido definida con la masa del insumo lácteo específico, en este caso 1000 Kg de leche proveniente de la producción primaria. La unidad funcional utilizada para reportar las emisiones de GEI son kg de equivalente de dióxido de carbono (eq-CO2) por kg de producto final. Figura 2: Diagrama de flujo de la cadena de los lácteos, característica de los productos analizados (leche fluida, manteca, queso y productos congelados y deshidratados/secos). 82 EEA INTA, Anguil 4.1. Producción primaria (primer eslabón, predial) En esta etapa predominan las emisiones de GEI asociadas con las cadenas alimenticias de origen animal, es decir, metano y óxido nitroso (FAO, 2006). Fueron incluidas las siguientes fuentes de emisión: • Procesos relacionados a la producción de forrajes, subproductos y concentrados, entre ellos: - la producción de fertilizantes nitrogenados (CO2) - la aplicación de estiércol y abonos químicos a los cultivos, lo que representa tanto las emisiones directas e indirectas (N20) - el transporte de los alimentos desde el lugar de producción hasta el sitio de alimentación - las pérdidas relacionadas con los cambios en las existencias de carbono (CO2). • Fermentación entérica de los rumiantes (CH4). • Las emisiones directas e indirectas de almacenamiento de estiércol (CH4 y N2O). procesada. Los procesos de separación (o filtración) de partículas gruesas y estandarización de la composición de la leche, ultiman en 906 litros. Posteriormente, el proceso de homogenización – pasteurización (a una temperatura de 76 °C +/-1 ºC y con un tiempo de permanencia de 15 minutos) demanda 0,7 MJ por litro de leche procesada y resulta en 896 litros de los 1000 iniciales. Después de ser transportados a los tanques de almacenamiento donde se mantiene a la temperatura de inhibición bacteriana (4 ºC), el proceso finaliza con el envasado en tetrabrik y fundas plásticas. Del proceso de la leche fluida (Figura 4) El 90,98% de las emisiones de GEI de la cadena láctea, se atribuyen a la producción primaria de leche. Los datos de las emisiones producidas en esta etapa fueron calculados por Frank en el Capítulo 3 de esta misma publicación a través del modelo AgroEcoIndex. 4.2. Proceso de elaboración de leche fluida Las emisiones en la etapa de procesamiento en su mayoría provienen de la utilización de la energía, ya sea electricidad o combustibles fósiles. Se realizó una revisión exhaustiva de la literatura para obtener datos sobre el consumo de energía en las plantas lecheras en cada una de las etapas que la caracteriza (Figura 3). Se calculó el consumo medio de energía y las emisiones de GEI correspondientes a cada una de ellas como el producto entre el consumo de energía con coeficientes de emisión. El proceso se inicia con la recepción de la leche cruda proveniente de los establos. Partiendo de los 1000 litros de leche cruda, después del proceso de recepción y lavado del tanque, quedan 915 litros. Después de ser evacuada, esta leche es llevada directamente al proceso de pre-enfriado o almacenamiento en frio, donde se requiere de un consumo de energía de 0,5 MJ por litro de leche Figura 3: Caracterización de una cadena estándar de leche fluida con su respectivo análisis de masas. La huella de carbono en la agroindustria 83 Figura 4: Estimación del % de emisiones GEI en la cadena de la leche fluida. se estimó una producción de 892 litros (a partir de 1000 litros de leche cruda) y 1,22 kg eqCO2/litro de emisiones de GEI (0,98% del total de la cadena). A lo largo de la cadena de producción de leche fluida, tal como se muestra en la Figura 4, el mayor porcentaje de emisión es generado por la producción primaria (90,98 %), en tanto el restante 9% es atribuible al procesamiento de la leche (0.04 %), la distribución minorista (3.98 %) y el consumo a nivel de góndola (3.29 %) que incluye el enfriamiento del producto final para no romper la cadena de frío. 4.3. Proceso de elaboración de quesos La elaboración del queso en términos generales es muy parecida entre los distintos tipos de quesos. Sin embargo, existen algunos cambios importantes en algunas operaciones unitarias dentro de la variedad de productos. Para los efectos de este estudio la descripción que se plantea es la del queso de pasta semi-dura, ya que es el más representativo de los quesos que se producen en Argentina y tiene mayor demanda en el extranjero. 84 EEA INTA, Anguil Cabe señalar que a lo largo del proceso de obtención de este producto (Figura 5), varía el rendimiento de la materia prima según la manipulación de la leche. Se parte de una masa de 1.000 litros de leche cruda que llega a la planta procesadora. La leche cruda enfriada es almacenada en los tanques silos de leche cruda, antes de ser impulsada a la línea de proceso. Se consideró que este paso tiene una demanda energética de 0,5 MJ/litro de leche procesada. La leche cruda, es bombeada hacia la descremadora para estandarizar u homogeneizar el contenido de materia grasa y luego se realiza el ciclo de pasteurización a 76º C durante 15 segundos, estimando un consumo de 0,7 MJ/litro de leche procesada. En un paso posterior de inoculación, se agregan los aditivos para dar lugar a la etapa de coagulación de la mezcla durante un periodo de 30 minutos. En las siguientes fases de la fabricación del queso, los procesos de corte y cocción de cuajada, desuerado, moldeo / prensado, salado y maduración demandan una cantidad total de energía de 0,67 MJ/litro de leche procesada. Según las distintas bibliografías consultadas, se consideró un rendimiento final de aproximadamente 10% del total de leche procesada (100 Kilos de queso). El producto terminado es empacado al vacío en bolsas de Poli-Etileno con un consumo de energía estimado en 0,03 MJ/litro de leche procesada. A lo largo de toda la cadena de producción de queso (Figura 6), nuevamente el mayor porcentaje de emisiones de GEI es generado por la producción primaria de leche (82.0 %) con una emisión de 6.9 Kg eq-CO2 / Kg producto. El 9.31 % es atribuible al procesamiento de la leche para la obtención del queso con una emisión de 0.7 Kg eq-CO2 / Kg producto. La distribución minorista (4.48 %) y el transporte y refrigeración domésticos (4.12 %) que suman una cantidad de emisiones de 0.6 Kg eq-CO2 / Kg producto. Las emisiones acumuladas durante toda la cadena del queso (desde la cuna hasta la góndola) alcanzan los 8.49 Kg eqCO2 / Kg producto. 5. Validación de la estimación Las emisiones GEI calculadas para la leche fluida y el queso se compararon con estudios de ciclo de vida, basados en metodologías similares. Las Figura 5: Caracterización de una cadena estándar de queso a través de su flujo de masa. Figura 6: Consumo de energía y emisiones GEI por kilogramo de producto en la cadena agroindustrial del queso. La huella de carbono en la agroindustria 85 Cuadro 1: Análisis comparado de estudios de emisiones GEI en la industria del queso en cuatro países. emisiones por kg de leche fluida y por kg de queso producidos son comparados con los valores obtenidos para Finlandia (Nissinen, 2005), Escocia (Sheane et al, 2011.) y el Reino Unido (ADAS, 2009) (Tabla 1). En general, los valores estimados en este estudio para Argentina son significativamente menores a los obtenidos en estudios de aquellos países. Otros datos son también aportados por instituciones del Hemisferio Norte: (i) “Scottish Dairy” (1,24 a 1,6 MJ/litro de leche fluida), (ii) “Carbon Trust” (1,48 MJ/litro de leche fluida) y (iii) “Dairy Farm gate to Dairy Plant gate” (1,57 MJ/litro de leche fluida). Sin embargo, otras referencias aportan resultados más variables: (iv) “FAO” (0,77 MJ/litro de leche fluida), (v) “Cuenca del Oeste Bonaerense” (0,68 MJ/litro de leche fluida), (vi)“Greenhouse Gas Emissions from the Dairy Sector. A Life Cycle Assessment” (0,77 MJ/litro de leche fluida). 6. Conclusiones El propósito del presente estudio fue analizar la huella de carbono de la producción de leche y queso, y la dinámica de GEI de los mismos. Los resultados demostraron que la mayor magnitud relativa (80-90 %) de emisiones se genera en el eslabón de la producción primaria que tiene lugar en el establecimiento tambero. El gas CH4 proveniente de la fermentación entérica del ganado, es el que contribuye en mayor medida al impacto GEI. Las emisiones promedio fueron estimadas en 0.28 kg CH4/animal/día. El mismo comportamiento se observó en las emisiones directas o indirectas de CH4 y N2O provenientes del pastoreo o manejo de estiércol. Sin embargo, a pesar de que las emisiones GEI por hectárea han aumentado debido a un incremento de la carga animal, a medida que se intensifican los sistemas de producción disminuye la emisión de CH4 por unidad de producto (leche o 86 EEA INTA, Anguil queso). Esto reflejaría la mejor eficiencia productiva individual. En este contexto, el productor agropecuario enfrenta diversos desafíos para cubrir los requerimientos actuales o potenciales exigidos por la exportación y los mercados globalizados considerando los impactos ambientales de los sistemas crecientemente intensivos de producción animal. En este contexto, resulta estratégicamente esencial combinar los esfuerzos de productores, industriales, investigadores y autoridades gubernamentales para enfrentar la demanda de mercados cada vez más exigentes. Referencias • Cartier, E.N, Issaly, L.C, Giorgis, R (2007). “Creación y distribución de Valor en la Cadena Láctea. Eslabón Industrial e Integración. Provincias de Buenos Aires, Córdoba, Entre Ríos, La Pampa y Santa Fe”. Consejo Federal de Inversiones (CFI). Contrato de obra: Expediente Nº 6579 01 01. Informe Final.www.carbap.org/lecheria/CADENA%20DE%20VALOR %20Esl.primario.pdf • Chimicz, J.; Gambuzzi, L. 2007. 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