Algunas generalidades sobre el cambio climático y la estimación de la huella de carbono con enfoque en el sector AFOLU

Aguirre-Flores, Alejandro Alfredo

Universidad Central del Ecuador | Facultad de Ciencias Agrícolas

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Cambio Climático

El Cambio Climático (CC), es un fenómeno global de creciente interés científico, socio-político y mediático, por su relación causa-consecuencia con las actividades humanas (González Gaudiano & Meira Cartea, 2020), esta problemática mundial ha puesto en alarma a todos los sistemas productivos del mundo, Poma (2018) menciona que el CC ha puesto a la humanidad en un escenario de elección y toma de decisiones éticas de las que dependerá la calidad de vida de las generaciones venideras, pero también de las que hoy habitan el planeta, por ejemplo, la pérdida de la biodiversidad, es también consecuencia del CC ya que afecta directamente el ciclo de vida de los seres vivos. La causalidad antropogénica del CC es indiscutible (IPCC, 2013); desde el periodo preindustrial (1850-1900) la temperatura media del aire sobre la superficie de los continentes se ha incrementado por término medio 1.53 ºC (rango 1.38 – 1.68 ºC), un valor considerablemente mayor que el incremento observado en toda la superficie terrestre (0.87 ºC incluyendo continentes y océanos) (Obeso & Laiolo, 2021). La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) define a esta problemática como: “un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante periodos de tiempo comparables” (Naciones Unidas, 1992, p. 3).

Gases de Efecto Invernadero

El CC tiene por causa la variación de las concentraciones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), los cuales se definen como “cualquier constituyente gaseoso de la atmósfera que tiene la capacidad de absorber y reemitir radiación infrarroja. Esos gases pueden clasificarse en aquellos generados de manera natural o aquellos emitidos como resultado de las actividades socio-económicas del hombre” (Comité Intersecretarial de Cambio Climático, 2006, p. 10).

Gases de Efecto Invernadero en el sector AFOLU

La Agencia Europea de Medio Ambiente (2021) menciona que la agricultura contribuye y a la vez se ve afectada por el CC, en este contexto, resulta vital reducir las emisiones de GEI de los sistemas agrícolas y adaptarlos para el cambio. Frente a la creciente demanda y competencia global por los recursos, es preciso contemplar la producción alimentaria mundial en un contexto más general, relacionando la agricultura con la energía y la seguridad alimentaria. Los GEI son de especial preocupación para el sector de la Agricultura, Silvicultura y Otros Usos de la Tierra, denominado sector AFOLU (Agriculture, Forestry and Other Land Use), estos gases son: CO₂, N₂O y CH₄ (IPCC, 2006a). La Unión Europea en 2012 reportó que sus sistemas agrícolas son responsables del 10 % de las emisiones de GEI, entre 1990 y 2012 las emisiones se redujeron de forma significativa en un 24 % por el uso eficiente de fertilizantes, tecnificación de riego, optimización de recursos hídricos y su consecuente tratamiento y una mejor gestión de los residuos de granja como el estiércol, sin embargo a escala mundial, la emisión de GEI entre 2001 y 2011 se incrementó en un 14 % con tendencia a la alza, en el sector agrícola y ganadero en un escenario en el que la demanda de alimentos en 2015 se estimaba aumente en un 70 %, con tendencia a la alza en las próximas décadas, es fundamental comprender que los productos cárnicos y lácteos tienen la mayor huella global de carbono, materias primas y agua por kilogramo que cualquier otro alimento, además el transporte y los procesos de elaboración posteriores a la producción agraria representan una fracción mínima en las emisiones vinculadas a los alimentos (Agencia Europea de Medio Ambiente, 2021). En Ecuador el sector agrícola genera considerables cantidades de emisiones de GEI, en 2010 se reportó 14 515,94 Gg de CO₂ eq, donde el 46.61 % corresponde directamente a las emisiones de suelos de uso agrícola (Ministerio de Ambiente, 2016), esto es consecuencia de un mal manejo y administración de los recursos hídricos, la contaminación de las cuencas hidrográficas, y el ineficiente uso de fertilizantes inorgánicos como orgánicos.

Tierras de Cultivo

El IPCC (2006b) categoriza en dos niveles las tierras para cultivos, las del tipo (CC) que se mantiene como tierras de cultivo por más de 20 años, y as convertidas en tierras cultivables (LC) con menos de 20 años, se categoriza para este fin al tipo de cultivo mismo que puede ser anual o perennes (mayor a un año).

Depósitos de Carbono

Para el sector AFOLU, los depósitos de Carbono son la biomasa, materia orgánica muerta y suelo (IPCC, 2006d), estos sólo se calculan para cultivos perennes como lo son maderables, para cultivos anuales resulta innecesario.

Suelo

El suelo presenta Carbono en dos formas: inorgánico y orgánico. La forma orgánica equivale a la mayor reserva en interacción con la atmósfera. El Carbono orgánico presente en el suelo es parte de un balance activo entre la adsorción del material vegetal muerto y la pérdida por descomposición o mineralización (Rügnitz et al., 2008).

Secuestro de Carbono

El CO₂ atmosférico puede ser convertido en formas de C que pueden ser guardadas en el suelo y en la biomasa, quedando incirculable en el ciclo biogeoquímico durante un periodo largo de tiempo, es denominado proceso de secuestro de carbono (Pinzón & Ramírez, 2017). Según el grado textural del suelo, el secuestro de C puede ser mayor o menor, en suelos arcillosos, el C orgánico se retiene con mayor velocidad y perpetuidad que en el resto de clases texturales (Johnbrynner García & Ballesteros, 2005). En la provincia de Pichincha existe predominio de suelos de textura media y moderadamente gruesa, para Pomasqui se identifican suelos entre gruesos a finos, mientras que en Tumbaco se observan suelos moderadamente gruesos (Ministerio de Agricultura, 2013).

Emisiones de No CO₂ por la quema de biomasa

La quema de residuos de cosecha u otros elementos asociados al sector AFOLU, durante el ciclo de siembra, es decir, quema de biomasa o residuos agrícolas en general, emite la mayor cantidad de Carbono atribuido como CO₂, a su vez puede ser liberado en formas distintas como monóxido de Carbono (CO) o gas metano (CH₄), además puede existir la  liberación de VOC´s, (Compuestos Orgánicos Volátiles Persistentes) u otros compuestos volátiles (COVDM) que se estiman como no CO₂ (Pinzón & Ramírez, 2017; Ramírez-Cando et al., 2017).

Combustión como fuente de emisión de CO₂

La combustión de combustibles fósiles es considerada de gran impacto en la estimación de HC, por ser una de las fuentes directas de emisión de CO₂, en el sector energético existen dos clasificaciones dadas para la emisión por combustión, estas pueden ser: estacionarias o móviles, donde, la combustión de tipo estacionaria contribuye con más del 70 % de las emisiones de GEI mientras que la móvil contribuye con el tercio de éstas (IPCC, 2006b). Para fines de mecanización agrícola, es recurrente observar las emisiones por combustión de combustibles de tipo móviles, atribuida a tractores y camiones de distribución de suministros.

Las fuentes móviles aportan con las emisiones de GEI directos como el CO₂, CH₄ y N₂O, estos se emiten por la quema de distintos combustibles fósiles, su estimación considera transporte, tractorado, tecnología agrícola móvil dependiente de combustibles para su funcionamiento (IPCC, 2006b).

Emisiones de N₂O (Óxido Nitroso)

El óxido nitroso es un gas de efecto invernadero que se puede producir de manera natural como producto de los procesos de desnitrificación del suelo atribuido a la acción microbiológica del suelo. La nitrificación es la oxidación microbiana del amonio en nitrato y la desnitrificación es la reducción microbiana aeróbica del nitrato y la desnitrificación es la reducción anaeróbica del nitrato en gas nitrógeno N₂ (Figueroa-Barrera et al., 2012). La emisión del N₂O, puede ser directa o indirecta.

Protocolo y Normas para la evaluación de GEI

Para la evaluación de GEI en ciclos de vida de bienes y servicios, es necesario la aplicación la norma Publicly Available Specification 2050:2011 del British Standard Institute (BSI), la Norma define claramente los procedimientos a seguir para el balance energético y de input/ouputs, directrices y requisitos de las normas ISO 14040 y 14044 de análisis de vida (British Standard Institute, 2011).

Además, el Protocolo de Ciclo de Vida del Producto Contabilidad y Norma de Informes fue desarrollado por World Recurses Institute (WRI) y World Business Council for Sustainable Development (WBCSD), mismo que promociona las directrices y requisitos para las empresas y otras organizaciones que requieran cuantificar y publicar un inventario de Gases de Efecto Invernadero, así como la absorción asociada un producto en particular (WRI & WBCSD, 2011, p. 5).

Análisis del Ciclo de Vida

El Análisis del Ciclo de Vida (ACV), es una herramienta metodológica usada para medir el impacto ambiental de un producto, proceso o sistema a lo largo de todo su ciclo de vida (British Standard Institute, 2011; WRI & WBCSD, 2011), los elementos que conforma el ACV se muestran en la tabla 1.

Tabla 1. Elementos del ACV.

Inventario ACV	INPUTS	OUTPUTS
Recopilación y cuantificación de entradas/inputs y salidas/outputs	Se refiere a los diferentes insumos (recursos, materias primas, productos, transporte, electricidad, energía, … etc.), que se tienen en cuenta en cada fase del sistema.	Emisiones resultantes de cada fase del sistema como aire, agua y el suelo, también se hace referencia a los residuos y subproductos.

Huella de Carbono

La huella de carbono, a grandes rasgos, representa la cantidad de gases de efecto invernadero (GEI) liberados a la atmósfera como consecuencia de actividades (individuales o colectivas) de producción o consumo (Espíndola & Valderrama, 2012; Frohmann & Olmos, 2013; Valderrama et al., 2011). Se utiliza para cuantificar, en toneladas, la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero que son liberados a la atmósfera como consecuencia de las actividades antrópicas (Schneider & Samaniego, 2009; Viglizzo, 2010).

El cambio climático constituye un problema con impacto potencial en la sociedad y el ecosistema. El debate acerca del cambio climático ha ganado terreno a nivel internacional, induce así la necesidad de indicadores en torno a la contabilidad global del carbono, siendo la huella del carbono la que ha cobrado mayor relevancia, de ahí su importancia (Valderrama et al., 2011). El sector agrícola es una importante fuente de emisión de GEI, puesto que contribuye al 14 % de las emisiones totales globales (Gutiérrez & Montoya, 2014). Razón por la cual estimar la huella del carbono representa un método encaminado a impulsar procesos de producción sostenibles.  El vínculo entre el cambio climático actual y la producción agrícola ha colocado a la huella de carbono como indicador mundial para determinar la cantidad de GEI emitido por unidad de producto (Andrade et al., 2015).

Ecuador se ubica como productor primario dado su patrón de producción de materia prima agrícola, cuya esencia es el extractivismo de los recursos naturales (Ardisana et al., 2018). La huella de carbono es una herramienta de sostenibilidad efectiva que favorece la gestión energética y ambiental de un proceso (agrícola), pues permite cuantificar las emisiones de GEI, y sobre esta base, disponer un manejo adecuado (Civit et al., 2012).

Evaluación de la Huella de Carbono

British Standard Institute (2011) define cinco pasos para determinar la HC de un producto, como se detalla a continuación.

Metodología para la Determinación de la Huella de Carbono

Para reportar los datos de Huella de Carbono, la unidad funcional que se debe determinar es un kilogramo de vainita producida. Para la toma de muestras se seguirá la metodología de la guía dada por Motsara y Roy (2008) y por el Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIAP). Las muestras de suelo pueden ser tomadas mediante el método aleatorio simple siguiendo una trayectoria zig-zag.

Estimación de las Emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)

El inventario de Gases de Efecto Invernadero debe ser elaborado bajo las directrices dadas por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC 2006a) para el sector AFOLU y de Energía. Los datos deben ser almacenados en una base como Excel, SPSS, Access u otros y debe contener los datos de actividad y factores de emisión, a su vez se tomó en cuenta los lineamientos protocolo de GEI desarrollado por World Resources Institute (WRI) y World Business Council for Sustainable Development (WBCSD) (2011). Para el Análisis de Ciclo de Vida se basó en la Norma Publicly Available Specification (PAS 2050:2011) desarrollada por British Standard Institute (BSI) (2011) y las recomendaciones de Ramírez-Cando et al. (2017); Ramírez-Cando y Spugnoli (2016).

Estimación de Gases de Efecto Invernadero por el uso de combustibles

Ci: Combustible vendido (TJ)

EFi: Factor de emisión (kg/TJ). Es igual al contenido de carbono del combustible multiplicado por 44/12 = Tipo de combustible (p. ej., gasolina, diésel, gas natural, GLP, etc.)

Fuente:  (IPCC 2006b)

Para las conversiones se deberá empleará los Valores Calóricos Netos (VCN) (TJ/Gg); gasolina para motores 42,3 y diésel 43 (IPCC 2006b), factores de emisión por defecto para maquinaría todo terreno en la agricultura en kg/TJ 74 100 CO₂, 4,15 CH₄ y 28,6 N₂O (IPCC, 2006b) para el transporte terrestre que utiliza gasolina, los factores usados fueron 69.300 CO₂, 8 CH₄ y 25 N₂O y 74.100 CO₂, 3,9 CH₄ y 3,9 N₂O para el diésel (IPCC, 2006d). La fórmula de estimación se extiende a cada uno de los componentes del inventario y las emisiones producidas por la actividad.

Estimación de GEI por emisiones directas de N₂O

Se debe emplear las ecuaciones del capítulo 11 (IPCC 2006c) para la estimación de emisiones directas de N₂O. De acuerdo con el inventario en las zonas de estudio solo se aplica compost y no fertilizantes sintéticos, por lo que las ecuaciones se resumen en:

Estimación de GEI por emisiones indirectas de N₂O

El N₂0 producido por la deposición atmosférica de N volatilizado de suelos gestionados (N₂O_(ATD)-N) se debe calcular mediante la ecuación 11.9 dada por el (IPCC 2006c):

Frac_GASM es la “Fracción de materiales fertilizantes de N orgánico (F_ON) y de N de orina y estiércol depositada por animales de pastoreo (FPRP) que se volatiliza como NH₃ y NO. kg N volatilizado (kg de N aplicado o depositado)” (IPCC 2006c). EF₄ es el factor de emisión el cual equivale a 0,01 [kg N–N₂O (kg NH₃–N + NOx–N volatilizado) (IPCC, 2006c).

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