Evaluación del impacto ambiental mediante el análisis de ciclo de vida de tres actividades productivas de la subcuenca presa Guadalupe

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(1)INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS ESTADO DE MÉXICO. "EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL MEDIANTE EL ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA DE TRES ACTIVIDADES PRODUCTIVAS DE LA SUBCUENCA PRESA GUADALUPE". TESIS PARA OPTAR POR EL GRADO DE MAESTRA EN CIENCIAS EN DESARROLLO SOSTENIBLE PRESENTA. ELENA CARINA GUTIÉRREZ DÍAZ Asesor:. Dra. Leonor Patricia Güereca Hernández. Sinodales: Dra. Elizabeth Griselda Toríz Gracía Dr. Guillermo Julio Román Moguel Dra. Leonor Patricia Güereca Hernández. Atizapán de Zaragoza, Méx., Abril 2010. Presidenta Secretario Vocal.

(2) RESUMEN La subcuenca de la Presa Guadalupe se ubica al noroeste de la Cuenca del Valle de México, está formada por territorios de los municipios de Atizapán de Zaragoza, Cuautitlán Izcalli, Isidro Fabela, Jilotzingo y Nicolás Romero. Cuenta con una superficie de 28,161 hectáreas donde el 85.92% corresponde a bosque, pastizales y tierras de cultivo, área en que de manera preponderante se desarrolla el cultivo de la trucha, maíz y producción pecuaria. El crecimiento urbano y el desarrollo de las actividades agropecuarias han ido aumentando sus fronteras disminuyendo la zona de bosque, recarga natural del sobre explotado acuífero Cuautitlán Pachuca. En este contexto el objetivo de este estudio es identificar los posibles impactos potenciales asociados a una granja productora de trucha, otra productora de cerdos y la producción de maíz, utilizando como herramienta el Análisis de Ciclo de Vida (ACV), mediante la aplicación del software TEAM, a fin de proporcionar elementos a la planeación estratégica de la subcuenca, encaminada a lograr el desarrollo sustentable de esta región. Se definió como unidad funcional 1 tonelada de alimento no procesado. Acidificación, eutrofización y gas efecto invernadero (directo, 100 años), fueron las categorías de impacto seleccionadas con base a estudios previos. Los resultados del ACV sugieren que el mayor impacto potencial en todas las categorías es generado por la producción de cerdos, con una diferencia significativa con respecto de los cultivos de trucha y maíz, entre los cuales existe solo una ligera diferencia. El uso del ACV, se considera útil en la identificación de los posibles impactos generados por estas actividades así como de las etapas críticas en cada sistema analizado, sin embargo también es necesario detallar información específica para nuestro país y en especial para la subcuenca, a fin de poder hacer referencia respecto de la contribución ambiental que tiene en la Cuenca del Valle de México..

(3) ÍNDICE ÍNDICE DE TABLAS.................................................................................... ÍNDICE DE FIGURAS.................................................................................. INTRODUCCIÓN........................................................................................ ANTECEDENTES........................................................................................ 1. Las actividades agropecuarias en el contexto nacional e internacional.......................... 2. La cuenca hidrológica como unidad de gestión del recurso hídrico (GIRH). .. .. ... ... .. . .. . ... 3. Análisis de Ciclo de Vida (ACV) y aplicación en las actividades agropecuarias............ ... JUSTIFICACIÓN............. ............................................. ............................... OBJETIVOS............................................................................................... METODOLOGÍA......................................................................................... CAPÍTULO I l. La subcuenca Presa Guadalupe..................................................................... 1.1 Ubicación......................... ....... ................................. ... ............................ 1.2 Usos de suelo........................................................................................... 1.3 Las actividades agropecuarias en la subcuenca.................................................... CAPÍTULO II 2. El ACV de las actividades agropecuarias en la subcuenca de la Presa Guadalupe...... 2.1 Definición de objetivos y alcance.................................................................. 2.2 Inventario de ciclo de vida.......................................................................... 2.2. J Cultivo de trucha.................. ...... ............................................................ 2.2.2 Cultivo de maíz....................................................................................... 2.2.3 Producción pecuaria................................................................................. 2.3 Evaluación del inventario de ciclo de vida...................................................... 2.3. I Categorías de impacto.............................................................................. 2.3 .2 Software utilizado............. ...... ............................ ............. .................... .... 2.3.3 Métodos de evaluación de impacto....................... ....... .. .. ... ..... ........... .... .. .... 2.4 Resultados y discusión de la evaluación del impacto del ciclo de vida.. ............ .... .... .. 2.5 Interpretación de la evaluación del ciclo de vida.................. .. .............................. CONCLUSIONES........................................................................................ FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN........................................................ REFERENCIAS............................................................................................ 5 6 7 8 8 1O 11 14 17 18 19 19 20 22 24 24 27 27 28 28 30 30 31 31 32 39 44 46 47.

(4) ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Porcentaje de aportación de la producción de trucha a la producción nacional .................................................................................................. . Figura 2. Fases del Análisis del Ciclo de Vida ..................................................... . Figura 3. Ubicación de la subcuenca Presa Guadalupe dentro de la poligonal del acuífero Cuautitlán-Pachuca .................................................................................. . Figura 4. Usos de suelo en la subcuenca ............................................................... . Figura 5. Poligonal dela subcuenca Presa Guadalupe ........................................... . Figura 6. Binomio bosque-agua en la parte alta de la subcuenca ........................... . Figura 7. Actividad agrícola en la subcuenca media ............................................. . Figura 8. Municipio de Nicolás Romero, subcuenca baja ...................................... . Figura 9. Usos del agua en la subcuenca Presa Guadalupe ..................................... . Figura 10. Diagrama de flujo del cultivo de trucha ............................................. . Figura 11. Diagrama de flujo del cultivo de maíz ................................................ . Figura 12. Diagrama de flujo de producción porcina ........................................... . Figura 13. Comparativo porcentual por categoría de impacto, generado por el cultivo de trucha, maíz y producción de cerdos ............................................................... . Figura 14. Impactos potenciales de acidificación a partir de los cultivos de trucha, maíz y producción de cerdos ............................................................................... . Figura 15. Contribución a la categoría de acidificación, por etapa de ciclo de vida generada por el cultivo de trucha .................................................................. . Figura 16. Contribución a la categoría de acidificación, por etapa de ciclo de vida, correspondiente al cultivo de maíz ................................................................. . Figura 17. Contribución a la categoría de acidificación, por etapa de ciclo de vida, de la producción de cerdos ................................................................................ . Figura 18. Impactos correspondientes a la categoría de eutrofización, generados por el cultivo de trucha, maíz y producción de cerdos ....................................................... . Figura 19. Impacto en eutrofización, por etapa del ciclo de vida, generados por el cultivo de la trucha ............................................................................................ . Figura 20. Impactos en eutrofización, correspondientes al cultivo de maíz, en cada etapa del ciclo de vida ........................................................................................... . Figura 21. Impacto en eutrofización, por etapa del ciclo de vida, derivado de la producción de cerdos ................................................................................. . Figura 22. Impactos en la categoría de potencial de calentamiento global producidos por el cultivo de trucha, maíz y producción de cerdos ............................................ . Figura 23. Impacto en la categoría de potencial de calentamiento global, por etapa de ciclo de vida, derivado del cultivo de trucha ..................................................... . Figura 24. Impacto en la categoría de potencial de calentamiento global, por etapa de ciclo de vida, producido por el cultivo de maíz .................................................. . Figura 25. Generación de impacto en la categoría de potencial de calentamiento global, por etapa de ciclo de vida, en la producción de cerdos ......................................... .. 9. 12 14 15 19 21 21 21 22 25 25 26 32 33 33 34 34 35 35 36 36 37 37. 38 38.

(5) ÍNDICE DE TABLAS Tabla l. Comparativo de la producción acuícola............................................ .. Tabla 2. Superficie territorial de los municipios que integran la subcuenca Presa Guadalupe............................................................................................................ Tabla 3. Uso de suelo en la subcuenca Presa Guadalupe.................................... Tabla 4. Volumen de descargas residuales pro municipio en la subcuenca Presa Guadalupe........................................................................................ Tabla 5. Resumen de las actividades agropecuarias en la subcuenca Presa Guadalupe........................................................................................ Tabla 6. Peso promedio, consumos y producción de estiércol............................ Tabla 7. Categorías de impacto consideradas.............................................. 8 20 20 21 22 29 30.

(6) 7. INTRODUCCIÓN El paso del hombre por la tierra ha puesto en evidencia la necesidad de conservar la naturaleza para asegurar la supervivencia, principalmente cuando el crecimiento poblacional y la demanda de satisfactores ha provocado una severa presión sobre los recursos naturales. El reto es hacer viable un proceso de crecimiento sustentable y sostenido, que asegure mayores niveles de bienestar para la población, en un marco de mayor eficiencia y racionalidad del uso de los recursos naturales, como capital natural. Para ello la planificación física del desarrollo socioeconómico debe reflejar la evaluación de las relaciones complejas e integrales entre el medio ambiente y la población, para el establecimiento de políticas públicas que permitan un estado viable de desarrollo definido en el plano local, regional, nacional e internacional. En este contexto se analizan las actividades agropecuarias que se desarrollan en la Subcuenca de la Presa Guadalupe. Región ubicada al noroeste del Estado de México y una de las zonas más importantes de la Cuenca del Valle de México, debido a que en la parte alta de la misma, entre los 2800 y 3200 msnm y en territorio de los municipios de Nicolás Romero, Isidro Fabela y Jilotzingo se encuentra una gran cantidad de manantiales que sostienen la segunda zona productora de trucha en el Estado de México (Pérez, 1998) y abastecen de agua para consumo humano a las poblaciones asentadas en esta área. Los densos bosques de pino y oyamel, característicos de la parte alta de la subcuenca, constituyen una importante zona de recarga natural del acuífero Cuautitlán - Pachuca, del cual se abastecen 38 municipios del Estado de México y 2 de Hidalgo, mismo que se encuentra sobreexplotado al 100% (CONAGUA, 2006). Condición que no permite la autorización de concesiones para el aprovechamiento de este recurso, motivo por el cual la acuacultura en la subcuenca se desarrolla en un contexto de incertidumbre jurídica, sujeta a sanciones de parte de la Comisión Nacional del Agua, poniendo en riesgo el importante ingreso local que genera esta actividad. La truticultura, tal como lo reconoce la Ley General de Pesca y Acuacultura Sustentables (LGP AS, 2007), representa una actividad que bajo condiciones adecuadas de producción favorecería los objetivos de conservación y protección de los recursos naturales de la subcuenca, al promover el cuidado del bosque y con ello la recarga del acuífero, permitiendo además el desarrollo eco turístico y evitando la migración o venta de parcelas a fraccionadores, como un medio de sus propietarios para conseguir ingresos. En la misma región, el cultivo de maíz y la actividad porcina son actividades representativas, que si bien contribuyen al ingreso local y al autoconsumo también aportan impactos negativos ambientales, estrechamente relacionados, con la contaminación del sistema hidrológico de la subcuenca, al cual se suman las descargas residuales sin tratamiento de las comunidades. Una referencia de la magnitud de este problema fue la muerte de 28 toneladas de peces, que se presentó en mayo de 2004, en la Presa Guadalupe, ubicada en la parte baja de la subcuenca y vaso receptor de las aguas de esta región, debido a la falta de oxígeno producto de la excesiva carga de materia orgánica (DMA, 2005). Por lo anterior, el objetivo de esta tesis es determinar a partir del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) los posibles impactos de la producción de trucha, maíz y la actividad porcina en la Subcuenca de la Presa Guadalupe, a fin de proporcionar elementos de que coadyuven a la toma de decisiones ambientales sostenibles para el fomento de las actividades productivas en la región..

(7) 8. ANTECEDENTES l. LAS ACTIVIDADES AGROPECUARIAS NACIONAL E INTERNACIONAL. EN. EL. CONTEXTO. La acuacultura, es el conjunto de actividades dirigidas a la reproducción controlada, pre engorda y engorda de especies de la fauna y flora realizadas en instalaciones ubicadas en aguas dulces, marinas o salobres, por medio de técnicas de cría o cultivo, que sean susceptibles de explotación comercial, ornamental o recreativa (Ley General de Pesca y Acuacultura Sustentables, 2007). De acuerdo a los datos reportados por Josuepeit (2006) en los reportes de la FAO, a nivel mundial la acuacultura es una de las actividades productoras de alimentos que viene registrando tasas de crecimiento del 9 al 10% anual, tasa superior a la producción de otros alimentos cárnicos competidores como la producción de bovinos, pollo o cerdo que en promedio alcanza tasas de crecimiento menores al 3%. Este reporte refiere que para año 2002, México ocupó el 23° lugar a nivel mundial y el 3° a nivel latinoamericano con 74 000 toneladas producidas, de las cuales 43,000 fueron de camarón, 13,000 de carpa, 7000 de tilapia; 3000 de trucha; más 1000 de bagre y una cantidad igual de ostión. Sin embargo México ha tenido un considerable rezago en el crecimiento de esta actividad pues de acuerdo a los datos de Josuepeit (2006), aún cuando entre 1992 y 2002 elevó su producción de 26,000 toneladas a 74 000, ha sido superado considerablemente por otros países como es el caso de China y Chile por mencionar algunos (Tabla 1). Tabla 1. Comearativo de eroducción acuícola, elaborado con datos de Josueeit !2006).. PAIS. AÑO 1992. México. 26,000 ton. AÑO 1984. AÑ02002. AÑ02003. 74,000 ton. DIFERENCIA 48,000 ton. Chile. 8,611 ton. 603,845 ton. 595,234 ton. China. 3,830 ton. 38,668,059 ton. 38,665,829 ton. En el año 2005, la Comisión Nacional de Acuacultura y Pesca (CONAPESCA), reporta que la truticultura representa el 1.6% del volumen de producción pesquera de acuacultura en peso vivo, con una producción de 3,829 ton, siendo el Estado de México la entidad que produce el 59.8%, el restante 40.2% se distribuye entre los estados de Puebla (22.6%), Michoacán (7.4%), Durango (4.2%), Chihuahua (3.2%), Hidalgo (2.2%), Querétaro (0.18%), Veracruz (0.13%), Nuevo León (0.1%), Morelos (0.07%) y Jalisco (0.02%) (Figura 1). Dentro del Estado de México, el municipio de Jilotzingo, ubicado en la Subcuenca de la Presa Guadalupe, representa uno de los principales productores (Pérez, 1998)..

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(9) 10. LA CUENCA HIDROLÓGICA COMO UNIDAD INTEGRAL DEL RECURSO HÍDRICO (GIRH). 2.. DE. GESTIÓN. La cuenca hidrológica es la unidad de territorio, diferenciada de otras unidades, normalmente delimitada por un parte aguas o divisoria de las aguas - aquella línea poligonal formada por los puntos de mayor elevación en dicha unidad-, en donde ocurre el agua en distintas formas, y ésta se almacena o fluye hasta un punto de salida que puede ser el mar u otro cuerpo receptor interior, a través de una red hidrográfica de cauces que convergen en uno principal, o bien el territorio en donde las aguas forman una unidad autónoma o diferenciada de otras, aún sin que desemboquen en el mar. En dicho espacio delimitado por una diversidad topográfica, coexisten los recursos agua, suelo, flora, fauna, otros recursos relacionados con estos y el medio ambiente. La cuenca conjuntamente con los acuíferos, constituye la unidad de gestión de los recursos hídricos. La cuenca a su vez está integrada por subcuencas y estas últimas están integradas por microcuencas (CONAGUA, 2004). Adicionalmente la cuenca puede subdividirse en tres zonas. La cuenca alta o cabecera de la cuenca, que es el área donde se capta y almacena la mayor parte de los aportes de la precipitación pluvial, generalmente se caracteriza por una cobertura típica de bosque. La parte media denominada también como zona de transporte de sedimento y finalmente en la parte baja, de menor pendiente relativa y amplia planicie de inundación done es predominante la actividad agrícola y extensas áreas urbanas. Las diferencias fisicas y biológicas también se trasladan al aspecto socioeconómico, pues mientras en las partes altas de la cuenca se ubican poblaciones de rurales con bajos ingresos económicos y escasos servicios, las poblaciones asentadas en la parte media y baja desarrollan actividades productivas primarias, secundarias y terciarias por lo que tienen un mayor poder adquisitivo y mayor cobertura de servicios, aunque al dependen del capital natural existente en la parte alta de la cuenca, principalmente del recurso integrador de toda actividad económica y de la vida misma, el agua. Esta condición detona una relación conflictiva entre los habitantes de las tres partes de la cuenca, por los efectos negativos que pueden tener el uso de los recursos en las zonas elevadas sobre las áreas bajas y la creciente demanda de agua. De ahí la necesidad de establecer mecanismos de gobernabilidad, que logren compatibilizar los intereses de los diferentes actores de la cuenca asentados en sus zonas tres zonas funcionales y las actividades productivas de las mismas, a través del manejo y gestión integrada de los recursos. El término manejo de cuencas comienza a aplicarse en forma relativamente extendida en América Latina y el Caribe a fines de la década de 1960. Proviene de una traducción libre y literal del término acufiado en los Estados Unidos de Norte América de Watershed Management que, según la literatura, se inicia en los afias 1930. En un principio el manejo de cuencas se dirigió a controlar en cantidad, calidad y tiempo de ocurrencia la descarga del agua captada, posteriormente a la protección y conservación de los recursos y por finalmente a la calidad de vida de sus habitantes (IMT A, 2008). Durante la década de los afias 70 surgió, a nivel internacional, el interés por los temas de agua y medio ambiente, por lo que en particular la gestión integrada de los recursos naturales se promueve mundialmente a partir de la conferencia de la Naciones Unidas en Mar de la Plata en 1977..

(10) 11. Así, nace el concepto de gestión integrada de los recursos hídricos, estrechamente relacionado con el desarrollo sustentable, y que en México la Ley de Aguas Nacionales (2004), lo define como el proceso que promueve la gestión y desarrollo coordinado del agua, la tierra, los recursos relacionados con estos y el ambiente, con el fin de maximizar el bienestar social y económico equitativamente sin comprometer la sustentabilidad de los ecosistemas vitales. Para ello se requiere la implementación de políticas públicas conformadas con criterios y referencias ecológicas así como en la gobernabilidad del eficaz del agua. En este contexto la gestión integral del recurso hídrico en la subcuenca, ha sido el motivo de la instalación de la Comisión de Cuenca Presa Guadalupe, con base en el artículo 13 de la Ley de Aguas Nacionales (2004). En este órgano colegiado participan como vocales, con facultades para toma de decisiones, los tres órdenes de gobierno y los diferentes sectores sociales de esta región. Para ello cuenta con un documento rector, el Programa Hídrico de Gran Visión, en el cual se establecen líneas estratégicas encaminadas a lograr la sustentabilidad de la subcuenca, teniendo como eje el recurso hídrico. De ahí que el sustento ambiental, social y económico sea una herramienta para apoyar la toma de decisiones por parte de los vocales de la comisión.. 3. EL ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA (ACV) Y SU APLICACIÓN EN LAS. ACTIVIDADES AGROPECUARIAS. El Análisis de Ciclo de Vida (ACV, en inglés Life Cycle Assessment o LCA) es una herramienta metodológica que permite evaluar los posibles impactos ambientales asociados a un producto o servicio desde la extracción de sus materias primas hasta su disposición. Dentro de sus aplicaciones se encuentra el diseño o rediseño de productos, selección de materiales, planeación estratégica y apoyo en el diseño de políticas públicas. Esta herramienta evalúa tradicionalmente el contexto ambiental. Las especificaciones para desarrollar el ACV, están definidas en las normas ISO 14040 e ISO 14044. De acuerdo a la Norma ISO 14040 (ISO, 1997), la metodología del ACV consta de cuatro etapas: la definición de objetivos y alcance del estudio, la realización de un Inventario de los consumos de materia y energía así como de las emisiones de cada una de las etapas del ciclo de vida, la evaluación de impactos que los consumos y emisiones pueden provocar en el medio ambiente, y finalmente la interpretación de los resultados obtenidos (Figura 2). En la definición del objetivo y alcance del estudio y se incluye la justificación que lleva a realizarlo. Aquí también se establece la unidad funcional, la cual proporciona una referencia a partir de la cual todos los datos de entrada y salida son matemáticamente normalizados. Esta unidad puede ser de tipo fisico o de tipo funcional y su tamaño dependerá del tipo de estudio que se pretende realizar. El sistema es el conjunto de procesos unitarios o subsistemas necesarios que conectados material y energéticamente permiten la presencia del producto o servicio objeto de estudio. Se suele.

(11) 12. representar por medio de un diagrama de procesos. Los límites del sistema definen los procesos unitarios que serán considerados y el nivel de detalle con que serán estudiados. Las categorías generalmente consideradas para evaluar los impactos son: contribución al efecto invernadero, acidificación, eutrofización, emisión de sustancias tóxicas, disminución de la capa de ozono, etc. Existen también diversos métodos de evaluación de éstas.. Definición. de objetivo y alcance. u u. ~ e. ·o. ·ortl. ...... Q). ...c.. Análisis del Inventario. Evaluación del impacto. Q). ~. ~. Figura 2. Fases del Anáhs,s de Cielo de Vida (ISO. 1997). La etapa de análisis del inventario consiste en la obtención de los datos y los procedimientos de cálculo para identificar y cuantificar todos los impactos ambientales asociados a la unidad funcional a partir de las entradas y salidas del sistema. La evaluación del impacto del ciclo de vida (EICV), se realiza a partir de la asociación de los datos del inventario con impactos ambientales específicos o categorías de impacto, antes mencionadas. Los indicadores de cada categoría (Kg C02, Kg S02, etc) reflejan las emisiones agregadas o los recursos utilizados dentro del proceso o servicio. Finalmente en la fase de interpretación del ACV se combinan los resultados del análisis del inventario con la evaluación del impacto. Los resultados de esta interpretación pueden adquirir la forma de conclusiones y recomendaciones para la toma de decisiones. Permite determinar en qué fases del ciclo de vida de un producto se generan las principales cargas ambientales y por tanto que etapas del sistema pueden o deben mejorarse. Cuando el ACV se utiliza para comparar distintos productos, permite determinar cual presenta una mejor opción ambiental. En la Figura I se muestran las fases del ACV. El uso del ACV ha sido más ampliamente utilizado en los procesos industriales, su aplicación en los productos alimenticios, ha sido reciente y con el propósito general de identificar las áreas problema y las posibles opciones de mejora ambiental. Estudios comparativos de ACV han sido utilizados para evaluar diferentes sistemas de producción o cambio en las estrategias de manejo.

(12) 13. para ide-ntificar la mejor opción ambiental (Papatryphon et al., 2004; Papatryphon et al., 2003; Thrane, 2006). Los resultados han sido usados como información básica para soportar las decisiones de los consumidores a partir de criterios para el desarrollo de eco - etiquetas (Mungkung, 2007) La acuacultura es una de las actividades que ha sido objeto de aplicación del ACV, diversos estudios en esta actividad, (Pelletier, 2007; Crab, 2007; Kutti, 2007; Boyd, 2005), señalan que los impactos están relacionados con los desechos provenientes de alimento no consumido así como de antibióticos y sustancias químicas utilizadas para el control de enfermedades, los cuales provocan la eutrofización de los cuerpos de agua receptores. Situación que ha sido confirmada también para el caso de la actividad porcina (Lundshoj, 2007). En México y específicamente en el caso de la subcuenca Presa Guadalupe, este tipo de trabajos no han sido realizados..

(13) 14. .nJSTIFICACIÓN Dimensionar la importancia de una gestión integrada del agua en la subcuenca Presa Guadalupe dentro d& la Cuenca del Valle de México, requiere reflexionar en los siguientes aspectos: a) 90% de la superficie de la subcuenea de la Pr1:Sa Guadalupe está contenida en el acuífero Cuautitlán - Pachuca. Un acuífero sobree,cplotado (CONAGUA, 2007) del cual se abastecen, en un 70% a 80%, 38 municipios del Estado de México y 2 de Hidalgo. El aporte restante de agua lo reciben a través del Sistema Cutzamala (Figura 3). - - -. ,..... 1 ". • '. ). "?. \. 1. flidam. )-}. ~~. - -_; ~. -. 1. 1. ,•. J. .. ~. ..... r. [\. ~. \._ ~ ~j~. !. '\. l. !! 1 -m. ( is1rilo. F. T-. " I >r--t \. rv--- . /. 1(. "*" ~ - - -. t. l. (. ""r. qim. -. --·-~ / ~ r -/ y Lr-........... !; ~ ~ .~ · d J ~/. de- iMidco. ~. ~ --2\'i:.:V ·-O ,,. \ .' - ----·~··-··-. / ~ !'-,. -~. l'J"Jl>lli> · r;.. Est Id!}. . >. ~. l. ¡. ~. ~. j. >' ~. -. - -~ :..--.-- ..... ,....:_. ·---·---. laxcala ~. ~ ' i'-...--'. --·. - '- -. -. ;;..::..,:;.~:~· -·- __.,. _i. ·~--===-·--. ~ -... ,>:t.U·-,, ;:!=.~.¡.,~-. 1::-~. -~. f ___. ...... ~. 1. -=~=:::-___, ¡. C ON A G UA. ----·----------·-···-·- ·-··'"---__._.. . ---¡ -=-. -- -. ~ ~ 1. Figura J. Ubioacioa de 1.11 Sob<.-ucoca Prcaa Ouadalupc d.catro d,: 1.11 poJiaanal del acoifcro Cnaolnlm - P.wnu:a.(CONAGUA, 2U06). b) El 82% de la superficie de la subcuenca, 23,317.3 l Ha, son áreas de recarga natural del acuífero Cuautitlán - Pachuca. Un 57.6% corresponde a la mna boscosa y el restante 25.2% a terrenos agrícolas cultivados y sin cultivar, pastizales y praderas. Sin embargo la presión urbana es un factor importante a considerar en la disminución de este aporte natural al acuífero (Fig. 4)..

(14) 15. Figon,. 4. U•m di: Bllelo t:11 bs Kubcncnllll. CONAGU A. 2007.. e) De acuerdo al balance hídrico reportado en el Programa Hidrico de Gran Visíón de la subcuenca (CONA.GUA, 2007), se estima que la recarga del acuífero dentro de ésta es de 3 3 32.8 hm /año y la extracción es de 25.8 hm /afio, por lo que existe un equilibrio positivo local. Sin embargo en el mismo documento se refiere que fuera de la cuenca, es mayor la extracción a la recarga por lo que la condición global de acuífero resulta con una sobre explotación del 106%, debido a que el agua subterránea es la principal fuente de abast«:imiento de los 40 mW1icipios, 38 del Estado de México y 2 de Hidalgo. De ahí que el abatimiento de los pozos hace necesario perforar actualmente hasta los 300 metros. Por otro lado el crecimiento urbano y la disminución de la zona boscosa generará una disminución del mencionado equilibrio positivo local. d) En estos 40 municipios existe una creciente demanda de agua para el uso público urbano, agudizada por el crecimiento poblacional, el abatimiento de los pozos, la disminución de los niveles de las presas que conforman el Sistema Cutzamala así como el mantenimiento requerido pa.ra ~u operación. Cabe mencionar que aún cuando este abastecimiento representa para los municipios aproximadamente un 30% de la dotación de agua que proporcionan a la ciudadanía, su operación y mantenimiento, para abastecerlos con 15.240 m3/s de agua potable, no es técnica ni económicamente sustentable, dado que consta de l planta potabili:z.ador y 6 macro plantas de bombeo para vencer un desnivel de 1,366 m y un acueducto de 162.2 km (CONAGUA, 2001).. Por otro lado, si bien existe un crecimiento acelerado del área urbana en la subcuenca, el territorio forestal, agrícola, pastizal, las tierras sin cultivar, las praderas y el territorio erosionado, que bajo manejo adecuado es factible de recuperar, alcanza una superficie de 85.92%, mismas que constituyen áreas de recarga natural del mencionado acuífero Cuautitlán--Pamuca. Por otro lado mantener y de ser posible aumentar la superficie forestal garantizará contar con precipitaciones pluviales que aseguren no disminuya el caudal de agua superficial en la subcuenca..

(15) 16. En este marco analizar las principales actividades agropecuarias que se desarrollan en el territorio de la subcuenca Presa Guadalupe (Tabla l), a la luz del Análisis del Ciclo de Vida (ACV), permitirá contribuir con elementos para el diseño de políticas encaminadas a lograr una eficiente gestión integral del recurso hídrico. Los beneficios y servicios ambientales, al lograr esta meta, no sólo serán locales sino que se extenderán fuera de los límites de la subcuenca, incidiendo positivamente en la recarga del acuífero y haciendo el posible abastecimiento de agua potable a partir de la Presa Guadalupe, tal como está considerado en el Programa de Sustentabilidad Hídrica de la Cuenca del Valle de México (CONAGUA, 2007). Por otro lado, si bien este tipo de análisis va encaminado al aspecto ambiental, también el socioeconómico de la población dedicada a estas actividades contará con elementos para el diseño de mejores prácticas que permitan hacer más competitiva su actividad, en particular la incertidumbre jurídica a que está sujeta la actividad acuícola . Por lo anterior, el objetivo de esta tesis es determinar a partir del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) los posibles impactos de la producción de trucha, maíz y la actividad porcina en la Subcuenca de la Presa Guadalupe, a fin de proporcionar elementos de soporte a la Comisión de Cuenca Presa Guadalupe, para la planeación estratégica de estas actividades en la región..

(16) 17. OBJETIVOS. OBJETIVO GENERAL: Determinar a partir del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) los posibles impactos ambientales asociados a tres actividades agropecuarias en la subcuenca Presa Guadalupe, con objeto de proporcionar a la Comisión de Cuenca Presa Guadalupe elementos de soporte para la planeación estratégica de estas actividades en la región.. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: •. Definir el objetivo y alcance para el análisis del inventario de ciclo de vida para tres casos representativos del cultivo de trucha, maíz y producción pecuaria, en la subcuenca Presa Guadalupe.. •. Realizar un inventario de ciclo de vida para cada uno de las actividades objeto de estudio.. •. Determinar los posibles impactos ambientales asociados a cada caso de estudio..

(17) 18. METODOLOGÍA El presente trabajo se desarrolló a partir de: a) Investigación documental: consistente en la recopilación de información de la subcuenca Presa Guadalupe y en específico de las actividades agropecuarias, en dependencias gubernamentales tales como la Comisión Nacional del Agua, Comisión del Agua del Estado de México, las Secretarías de Medio Ambiente y la de Desarrollo Agropecuario así como en el municipio de Cuautitlán Izcalli y la Comisión de Cuenca Presa Guadalupe. Esta etapa incluyó la consulta en revistas especializadas Uournals, abstraes, etc), para los correspondientes datos relacionados con trabajos previos de Análisis de Ciclo de Vida de actividades agropecuarias. b) Investigación de campo, a través de la cual se obtuvieron los datos in situ para conformar el inventario del ciclo de vida de las actividades objeto de estudio en este trabajo. Eligiendo para ello, una granja pecuaria, una granja trutícola y un cultivo de maíz de características promedio en la cuenca, los datos fueron proporcionados por los propietarios. e) Desarrollo del ACV, para el análisis de la actividad pecuaria, el cultivo de trucha y el cultivo de maíz, utilizando el software "Tools for Environmental Anáñysis and Managenet" - TEAM™ versión 4.0 de Ecobilian. Esta herramienta tiene asociada la base de datos "Data for Environmental Análysis and Management" - DEAM TM.

(18) 19. CAPÍTULO!. 1. LA SUBCUENCA DE LA PRESA GUADALUPE. t.l UBICACIÓN La Subcuenca de la Presa Guadalupe, se encuentra en la porción noroeste de la Cuenca del Valle de México. Cuenta con una superficie de 28,161 ha, integrada por los municipios de Atizapán de Zaragoza, Cuautitlán Izcalli, Isidro Fabela, Jilotzingo, Nicolás Romero, Temoaya y Otzolotepec, en el Estado de México (Figura 5).. Alizapán d.e Zaragoza. Fipra S Poligonal de la sul><:uonea Presa (luad&lupe Fuonte Di.re.,.,_ión de l\.led.io A.mhien~ 11. ~)t<>. de. ()!0111111.á.n Tzulli.(. ,005).. La aportación territorial de cada municipio se presenta en la Tabla 2. (CONAGUA, 2006). Es importante mencionar que el territorio que aportan los mw1icipios de Atizapán de Zaragoza y Cuautitlán Izcalli es totalmente urbano habitacional, sus zonas industriales se encuentran fuera del polígono de la subcuenca. Nicolás Romero, el municipio de mayor territorio dentro de la subcuenca aporta el 95% de la población urbana pero también una importante área con actividad agropecuaria y forestal, al igual qµe los municipios de Jilotzingo e I~dro F11.bela..

(19) 20 Tabla 2 Superficie terntonal de los mun 1cip1os que mle~ran la subcucnca presa Guadalupe. Superfi cie muni ci pal (H a). Sup erfi cie muni cipal en la subc ucn ca (Ha). 23,350.78. 12,266.36. 43 .56. 6,7 15.00. 6,671.3. 23 .69. J ilotzingo. 11,709.00. 5,597.93. 21.16. Cua utitlán Izcalli. 10,992.42. 1,537.83. 5.46. 8,987.90. l ,463.09. 5.20. Tc moaya. 19.96. 236.88. 0.94. Otzolotcpcc. 12.79. 0.70. 0.00. 28, 16 1 07. 100. M uni cipio Nicolás R omero Isid ro Fa bela. Atiza pá n de Za r agoza. TOTAL. %. 1.2 USOS DE SUELO Respecto a los usos de suelo, en la Tabla 3 se muestran los reportados por CONAGUA (2007) para el año 2006. La mayor superficie, 57.56%, corresponde a bosque en diferentes grados de conservación. . .. .. _T_a_b_l_a ___J_U_so.Ae suel~ ~~ la S~bcuenca ~resa (}lllldalupe (C:gNA(}UA, 2007). USO. %. SUPERFICIE (Ha). Area urbana. 3,604.46. Agrícola. 3,628.10. 12.88. Forestal. 16,208.56. 57.56. 878.60. 3.12. Área erosionada. 12.80. Pastizal. 1,454.12. 5.16. Sin cultivar. 1,936.21. 6.88. Praderas Cuerpo de agua TOTAL. 90.32. 0.32. 360.70. 1.28. 28,161.07. 100.00. En su parte alta, entre los 2800 y 3200 msnm, los densos bosques de oyamel y pino de los municipios Nicolás Romero, Isidro Fabela y Jilotzingo, protegen manantiales de agua cristalina que además de proveer agua para el consumo humano permiten el cultivo de la trucha, abastecen a la Presa Iturbide y dan lugar a los 3 principales ríos Xinté, San Idelfonso y San Pedro, que alimentan la Presa Guadalupe (Fig. 6). La parte media de la subcuenca se caracteriza por el desarrollo agropecuario (Fig. 7) y finalmente en la parte baja, a 2300 msnm, un entorno urbano. (HB.LH)TECA.

(20) 21 alberga alrededor de la Presa Guadalupe al 95% de la población de la cuenca, 355,000 habitantes, principalmente del Municipio de Nicolás Romero (DAM, 2005) (Fig. 8).. Figara 6. Binomio B-,-Apa, .., la pa,11: alta d.: la oabcucnca. IX\{A. 2005. Figura 8. Municipio de Ni cul:is Romero. subGucni;:;a baja. DM A. 200S. Aunque el territorio urbano dentro de la Subcuenca corresponde a 12.8o/o, los efectos del crecimiento urbano principalmente del m1micipio de Nicolás Romero, sin dejar de ser importante las aportaciones de los demás municipios de la cuenca, ejerce una fuerte presión sobre los recursos naturales, dada su ampliación sobre la frontera agrícola y ésta a su vez sobre la zona forestal. Por otro lado las descargas de aguas residuales sin tratamiento en los cauces que alimentan a la Presa Guadalupe, han alcanzado casi 15 millones de m 3 anuales (DMA, 2005), como se muestra en la Tabla 4. Tabla 4. Volwon ik*"""886r..iaalo&Po'""'!ieif>iº""la..........,.Ptooa0Uadalllp&(DMA. l005). Municipio. Habitantes en I• subcuena. \'ol. descarps Residuales (ml/llfio). Proyección Pob. 2020. Pt·oyea:ión 2020 Descar~as {ml/mo). 25,216. 9tr1,m.oo. 30,30&. 1' 188,-446.7. c-tid-.in bc:all. 9,165. 401,427.00. 10.627. 465,444.6. bidro Fahrta. 8..,168. 'Fo,;as sept.icas. 12.232. AtiupmdeZ. 3,683. N.O.. 4.749. Nicritás Rimero. 309.024. 13' 535.251.20. 371 .SJ5. )6''.285,496,8. Total. 355,256. 14'924.455.80. -129.731. 17'939,38810. Jiloain~.

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(22) 23. región se abastece de los manantiales existentes en la cuenca alta y representa una actividad importante de ingreso para los habitantes de los municipios de Jilotzingo, Isidro Fabela y Nicolás Romero. Aún cuando el consumo de agua de esta actividad representa un 6% del aprovechamiento del agua de la subcuenca, constituye un uso significativo ya que le confiere el segundo lugar de producción de trucha Estado de México. De acuerdo a los datos proporcionados por el Comité Estatal Sistema Producto Trucha, conformado en 2005, la producción de esta especie alcanza las 100 toneladas anuales. Por lo que respecta a la producción pecuaria, de acuerdo al censo en proceso que realiza el Consejo Regional para el Desarrollo Rural Sustentable Tepotzotlán (2010), en el municipio de Isidro Fabela existen 65 granjas porcícolas con 1420 cerdos, incluidas crías y reproductores..

(23) 24. CAPÍTULO II EL ACV DE LAS ACTIVIDADES AGROPECUARIAS DE LA SUBCUENCA DE LA PRESA GUADALUPE.. 2.. 2.1 DEFINICIÓN DE OBJETIVOS Y ALCANCE 2.1.1 OBJETIVO DEL ACV El objetivo de este ACV es evaluar los posibles impactos ambientales atribuidos al cultivo de maíz, trucha y la actividad porcina en la subcuenca Presa Guadalupe, tomando casos representativos de dichas actividades, a fin de contribuir con elementos para apoyar la toma de decisiones encaminadas a lograr la sustentabilidad de esta región.. 2.1.2 ALCANCE Límite espacial El presente estudio se limitará a la zona geográfica que comprende la subuenca Presa Guadalupe localizada en el Estado de México (Figura 1), al noroeste de la Cuenca del Valle de México, particularmente en la parte media y alta de esta zona donde se ubican de manera primordial dichas actividades en tres de los cinco municipios que integran la cuenca y que corresponden a Nicolás Romero, Isidro Fabela y Jilotzingo. Límite temporal: El período de análisis corresponde a la actividad realizada durante el año 2009.. 2.1.3 DEFINICIÓN DE LA UNIDAD FUNCIONAL Aún cuando las producciones objeto de este estudio pueden tener diversas funciones, se definió como unidad funcional: una tonelada de alimento sin procesar. En el caso de la producción de maíz: una tonelada de grano; para la granja pecuaria: una tonelada cerdo en pie y para el cultivo de la trucha una tonelada de trucha. Lo anterior para vincular el concepto de sustentabilidad en la cuenca, que tiene como pilares las esferas económica, ambiental y social. Procedimiento de reparto: Considerando que se trata de un monocultivo, en las tres actividades, todos los posibles impactos de esta actividad se atribuyen a la producción de trucha, maíz y cerdos respectivamente.. 2.1.4 DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS.

(24) 25 2.1.4.1. Acuacultura: Cultivo de trucha.. A diferencia de la producción de maíz, el cultivo de trucha se realiza a escala comercial y en conjunto constituye la segunda zona de mayor producción en el Estado de México. La Figura 10 muestra las etapas que conforman esta actividad, nivelación de terreno, colocación de estanques y finalmente siembra y engorda. La nivelación refiere al acondicionamiento manual del terreno, que anteriormente fue agricola, para la colocación de los estanques. La etapa de colocación de estanque, implica la compactación manual del terreno para asentar los estanques de fibra de vidrio, en diferentes niveles para que el agua captada del cauce transite por ellos y forme corrientes circulares en cada estanque, lo cual permite la aireación, del agua. Finalmente en la etapa de siembra y engorda. implica la colocación de los estadios juveniles de trucha, con talla promedio de 7 a 10 cm; el suministro de alimento de peces, agua proveniente del cauce, la cual después de haber pasado por el último estanque pasa a un tanque de sedimentación antes de ser descargada al cauce. En esta etapa se considera el consumo de combustible para el traslado de los ejemplares juveniles desde su sitio de producción ubicado en la misma cuenca.. Figuro 1O Di"8"am• de Ou¡o de cultivo de. b11dui. 2.1.4.2 Cultivo de maíz. Se realiza a una escala de consumo local únicamente y consiste en seis etapas de trabajo: desmonte. arado, abono, siembra. control de malezas, y control de plagas, Figura 11.. Figurn 11. üiap,una d.: !lujo del allti,•o de maíz..

(25) 26. Durante el desmonte del terreno se realiza el retiro de árboles, sin embargo esta actividad aunque muy importante a contabilizar en los impactos, no fue considerada dado que no se tienen datos del estado original del sitio, dado que esta actividad se realiza desde hace varios años. En la etapa de arado, el terreno es movilizado a través de un tractor para asegurar que la tierra pueda recibir los nutrimentos requeridos para el crecimiento del cultivo. Una vez realiz.ado este procedimiento se realiza la aplicación de abono natural al terreno, para lo cual se emplea estiércol proveniente de los animales locales. Es importante señalar que estas etapas no generan otros impactos ambientales sino únicamente emisiones a la atmosfera por el uso de combustibles fósiles La siembra se lleva a cabo con granos de maíz locales (obtenidos en cosechas anteriores), adicionando fertilizantes nitrogenados comerciales. El contrnl de malezas y plagas típicas del cultivo implica la aplicación, por aspersión manual, de herbicidas y plaguicidas comerciales.. 2.1.4.3 Producción porcina. Como se muestra en la Figura 12, en esta actividad inicia con la construcción de los corrales de tabique, piso de cemento y techo de lánúna para los reproductores, c1ías y engorda hasta alcanzar el peso comercial de 100 kg. Cabe señalar que el terreno previamente fue impactado por la actividad agrícola, sin embargo requirió de nivelación para la colocación de los corrales ya que además estos tienen una ligera pendiente para la movilización por gravedad para la conducción de las excretas y orina. La granja pecuaria objeto de estudio consta de I semental y 5 hembras las cuales al año producen en promedio 4 crías y l. 5 camadas. Después del apareamiento se continua con una etapa de gestación de 16 semanas, culminando con el nacimiento de los lechones que pasan por una etapa de destete que dura 66 días aproximadamente, la cual se continua con la etapa de desarrollo donde durante 30 días alcanzan un peso aproximado de 50 kg, para entrar a la etapa de engorda o finalización donde las crías alcanzan el peso comercial de 90 a 100 kg en un periodo de 60 dias.. F igw·a 1 2. Diayama de flujo J1: 1-m:u.hJ.c.:iún pllrt.inil.

(26) 27. 2.2 INVENTARIO DE CICLO DE VIDA (ICV) 2.2.1 CULTIVO DE TRUCHA Este cultivo se realiza en una superficie de 0.35 Ha, previamente impactada por la agricultura, específicamente la siembra de maíz, por lo que se inicia con la nivelación del terreno para la colocación de los estanques que al ser manual no ingresa impactos negativos.. Es importante mencionar que esta actividad únicamente incluye la engorda de juveniles de talla promedio de 7 a I O cm, no incluye la reproducción y desarrollo de los huevos, por lo que es necesario contabilizar el traslado de los mismos de una granja que realiza todo el ciclo de reproductivo ubicada a 24 km de distancia. La siembra se realiza 3 veces al año y el traslado de los juveniles se realiza con una camioneta cuyo rendimiento por cada litro de gasolina es de I O km resultando por tanto un consumo de 1441 de gasolina. Los estanques son de fibra de vidrio de 4.5 m de diámetro por 1.20 de altura. Por lo que la 2 cantidad de fibra de vidrio en m de cada estanque, se calculo utilizando la formula de área del circulo para la base y la correspondiente al perímetro de la circunferencia. Esta última se 2 multiplico por la profundidad que sumada al área de la base da como resultado 17.27 m • Tomando en cuenta que se trata de 6 estanques la cantidad total de metros cuadrados es de 199 2 m • La proporción de fibra de vidrio en kg requerida para un m 2 es 1: l, sin embargo hay que duplicar la cantidad de fibra de vidrio ya que en el caso de estos estanques llevan una doble capa (LUZ-AR FIBRAS,S.A de C.V. 2009 com. per.), por tanto la cantidad total de fibra de vidrio es de 398 kg. La densidad de siembra es de 120 juveniles/m3. Considerando la capacidad de los 6 estanques, en el año y como resultado de las 3 siembras, se ingreso al sistema un promedio de 40,000 crías al sistema. El alimento consumido fue de 18.7 toneladas, considerado un factor de conversión del alimento de 1.3: l. Sin embargo al no contar con información suficiente de su contenido y de los componentes en el software, su impacto se considera a partir de la calidad del agua de salida de la granja a través de los análisis efectuados por el Comité de Sanidad Acuícola. 3. En cuanto al agua, se trata de un flujo constante de 20 l.p.s. que al año suma 630, 720 m /año. El agua proviene del cauce natural y es regresada al mismo después de su tránsito por los estanques y un tanque de sedimentación, de tal forma que la salida en cantidad es la misma, lo que se denomina como uso no consuntivo. Es importante mencionar que la variación radica en la calidad del agua. Las entradas y salidas de fósforo total, amoniaco, nitritos y nitratos, se basaron en el análisis de agua realizado por el Comité de Sanidad Acuícola del Estado de México, bajo el No. CSAEM/062/Tr006/2009. Los lodos acumulados en el tanque de sedimentación son utilizados en la fabricación de composta dentro de las instalaciones de la granja trut La cosecha se realiza manualmente por lo que no contabiliza para impactos negativos. La producción anual de esta granja es de 14 toneladas por lo que las cantidades contabilizadas en el software fueron divididas entre 14, para obtener lo correspondiente a la unidad funcional que fue definida en una tonelada..

(27) 28. 2.2.2 CULTIVO DE MAÍZ Habiendo explicado anteriormente que no fue posible contabilizar las entradas y salidas de la etapa de desmonte del terreno, por haber sido realizada años atrás, este inventario inicia con la preparación del terreno que mediante un tractor de 4 cilindros y una potencia de 77 caballos de fuerza (HP), se utiliza para realizar el barbecho del terreno seguido de la rastra para disminuir el tamaño de los conglomerados de tierra y finalmente la formación del surco, el consumo de diese! en esta etapa es de 90 l. En este proceso se incorpora una tonelada de abono de vaca producido localmente. Las salidas de este proceso se calculan con base a los lineamientos del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (PICC), ejemplificados por el Centro Mario Molina (2007), resultando 5.04 kg CH4/año y 0.8.21 kg N 20/año. En la etapa de siembra, dado que el cultivo es de temporal, el volumen de agua utilizado se estimó en 9,062 m 3 de agua al año, cantidad calculada con base a los registros de precipitación, temperaturas, y coeficiente de escurrimiento reportados por CONAGUA (2006). Se incorporó en el cálculo, el porcentaje de humedad retenido por la planta que por el cultivo de que se trata corresponde al 27% del agua ingresada a la parcela; de esta forma se obtiene que la cantidad de agua retenida por la planta que es de 2,447 m3 . La colocación de la semilla en los surcos es manual, utilizando 50 Kg de grano de maíz, producido de cosechas anteriores, el impacto de la producción de este grano no fue incorporado, dado que el software utilizado carece del módulo correspondiente así como del fertilizante. Para cubrir la semilla se emplea nuevamente el tractor con un consumo de 30 1 de diese!. Veinte días después de la siembra con el tractor se voltea superficialmente la tierra aproximadamente a una profundidad de 7 a I O cm. Quince días después, la primera escarda remueve y voltea la tierra a 20 cm de profundidad y finalmente un mes después la segunda escarda cierra el surco en la base de la plántula. La utilización del tractor en estas actividades contabiliza 120 1 de diesel. Es en esta etapa donde también se aplica la fertilización con 50 kg de triple 17. Para el control de malezas se aplica 1.6 kg de Gesaprim, herbicida comercial cuyo ingrediente activo es atrazina, diluido en 300 l. La etapa de cosecha no incluye entradas ni salidas que puedan tener algún impacto negativo ya que se realiza de forma manual. Es importante mencionar que siendo la producción anual de 8 toneladas, se aplicó el mismo criterio que en el caso del cultivo de trucha, por lo que se dividieron las cantidades entre 8.. 2.2.3 PRODUCCIÓN PORCINA La granja porcina consta de corrales de piso de cemento, paredes de tabique y techo de lámina. 2 Uno de 12 m 2 para el semental, cinco corrales de maternidad de 6 m cada uno y un corral de 2 engorda de 17.28 m • Las entradas al sistema de estas construcciones se calcularon con base al 3 Manual de autoconstrucción (Rodríguez, 1984). Resultando 6.79 de m piedra; 1, 137.58 kg de 3 cal; 84.88 d m de arena; 1,213 kg de acero, 2,403.23 kg de cemento; 76.45 kg de grava; 32.

(28) 29. millares de tabique. La granja pecuaria consta de un semental y cinco hembras reproductoras, que anualmente producen dos camadas con un promedio de cuatro crías por hembra. La Tabla 6, se construyó con los datos que fueron recabados en campo así como la duración y características de las diferentes etapas del ciclo reproductivo reportadas por el Colegio de Postgraduados de Chapingo (2005). Con esta base se realizó el cálculo anual de consumo de agua, 91, 650 I; consumo de alimento, 18,180 kg y la producción de estiércol, 57, 574 kg. El alimento no fue incorporado ya que se trata de una mezcla variable de maíz, alimento procesado y restos de diferentes alimentos, por otro lado el software utilizado esta limitado respecto a los procesos industriales que implica la elaboración de productos agropecuarios.. Tabla 6. Peso promedio, consumos y producción de estiércol. Colegio de Postgraduados Chapingo (2005).. Etapa. Peso Promedio kg. Duración Días. Fase!. Destete. Consumo agua 1/día. Consumo alimento kg/día. Producción Estiércol kg/día. 6-12. 21. 51. 12. 0.35. Fase 2. 18. 15. 51. 1.2. 0.35. Fase 3. 30. 30. 51. 1.2. 0.35. Desarrollo Engorda Reproductores. 30-50. 30. 81. 1.8. 2.3. 50- 100. 60. 15 1. 2.8. 2.3. 130. 365*. 151. 2.8. 2.3. •Se cslim6 el conswno Je alimcnlo, agu.o y producción de csc,cla~ en lodo el ai'lo. El cálculo de las em1s1ones de metano (CH4) y óxido nitroso (N 20), resultantes de la fermentación entérica y del manejo del estiércol de los reproductores y las crías hasta la etapa de finalización, se estimaron utilizando los factores de emisión generados por el Centro Mario Molina (2007). La emisión de metano a partir de la fermentación entérica y del manejo de estiércol resultó ser de 667.8 kg CH 4/año. Para la obtención de la emisión de N 20, se calculo previamente el contenido de nitrógeno en el estiércol a partir del factor de relación de N por excreta. La emisión directa de N 20 por manejo de estiércol calculada para este proceso fue de 0.18 kg de N 20. Las emisiones totales anuales de amoniaco (NH 3 ), fueron calculadas a partir de la ecuación de emisiones de amoniaco y los factores de emisión del mismo. (Radian International LLC, 1997): Emisiones a = Población a. X. FE a X TR a. Donde: Emisionesª = Emisiones anuales totales de NH1 para el animal tipo a; Poblaciónª = Población total del animal tipo a, Feª= Factor de emisión de NH 3 para el animal tipo y TR ª = Tiempo de residencia del ganado para el animal tipo como una fracción de un año. Se considero en el cálculo el tiempo de cada estadio, obteniéndose un total de 271.5 kg de NH3.

(29) 30. La producción de esta granja pecuaria es de 4 toneladas/año por lo que para conservar la correspondencia con la unidad funcional, se estimaron los datos para l tonelada aplicando una relación directa.. 2.3 EVALUACIÓN DEL INVENTARIO DE CICLO DE VIDA (EICV) 2.3.l CATEGORÍAS DE IMPACTO Las categorías de impacto que han sido seleccionadas a partir de la revisión de estudios previos sobre ACV para pesquerías, producción agrícola y porcina (Ayer, et. al, 2007; Brentrup, et. al, 2003, Mourad, et. al, 2007; Peletier, et. al 2007 y Thrane, 2006, Olsen, 2005, Lundshoj, 2007), se presentan en la Tabla 7, en la cual se indica también las unidades y método de evaluación. Tabla 7. Categorías de impacto consideradas Categoría de impacto Unidades Método de evaluación Acidificación. gH+. CML 2000 (Guinée et al. , 2002). Eutrofización. g eq P04. CML 2000 (Guinée et al., 2002). Cambio climático. Kgeq C02. CML 2000 (Guinée et al., 2002). •. ,m. A continuación se presenta una descripción de las categoría de impacto utilizadas en este trabajo, basada en la que realiza Güereca (2006) y que considera lo reportado por Guinée et al., (2002).. Acidificación Los contaminantes que generan la acidificación tienen una amplia variedad de impactos en el suelo, en las aguas superficiales, aguas subterráneas, organismos vivos y en las edificaciones. Existen muchas emisiones ácidas generadas directamente por el hombre y otras son compuestos ácidos que se han generado a partir de reacciones en el aire~ Como ejemplo de las emisiones humanas están el dióxido de azufre (que se convierte en ácido sulfúrico) y el óxido de nitrógeno (que se transforma en ácido nítrico).. Eutrofización La eutrofización incluye los impactos potenciales de niveles excesivamente altos de macronutrientes, de los cuales los más importantes son el nitrógeno y los fosfatos, sin embargo en este impacto también participan los óxidos de nitrógeno, amoniaco y DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno)..

(30) 31. El enriquecimiento de nutrientes puede generar un cambio indeseable en la composición de especies y por lo tanto en la producción de biomasa, tanto a nivel acuático como terrestre. También puede provocar la contaminación de las aguas para consumo y el incremento de la producción de biomasa en ambientes acuáticos, lo cual conduce a un incremento en DBO.. Cambio Climático El cambio climático se define como el impacto de las emisiones antropogénicas sobre las fuerzas radiativas (por ejemplo, la absorción de la radiación del calor) de la atmósfera. Esto puede generar efectos adversos sobre los ecosistemas, la salud humana y el estado de los materiales. La mayoría de las emisiones relevantes al clima, enriquecen las fuerzas radiativas, causando que la temperatura superficial de la tierra aumente. A esta situación comúnmente se le denomina "efecto invernadero" (Guinée et al., 2002). Los métodos usados en la Evaluación del Ciclo de Vida están basados en las propuestas del Panel Internacional sobre Cambio Climático (IPCC). El Potencial de Calentamiento Global (GWP) es usado como un factor de caracterización para evaluar y agregar las intervenciones en la categoría de cambio climático. El indicador de gases efecto invernadero se deriva de dos propiedades básicas de cada gas. La primera es la habilidad para reflejar el calor y la segunda tiene que ver con la permanencia del gas en la atmósfera. Estas propiedades se comparan con las propiedades del dióxido de carbono y convertidas en dióxido de carbono equivalentes. Entonces los equivalentes individuales pueden ser sumados para obtener un indicador de gases invernadero.. 2.3.2 SOFTWARE UTILIZADO Se utilizó el software "Tools for Environmental Analysis and Managenet" - TEAM™ versión 4.0 de Ecobilian y su base de datos asociada "Data for Environmental Analysis and Management" DEAM™. Esta herramienta permite describir los sistemas e introducir los datos calculados en el inventario, cuenta además con procesos industriales incluidos en la base de datos del DEAM. En este trabajo los procesos industriales considerados son: • • •. Producción de diese( Producción de gasolina Producción de fibra de vidrio. 2.3.3 MÉTODO DE EVALUACIÓN DE IMPACTOS: CML 2000 (Guinée et al., 2002).

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(38) 39. obtención de los materiales correspondientes a la construcción de los corrales, y el metano y el oxido nitroso se vincula con la producción de excretas (Figura 25).. 2.5 INTERPRETACIÓN DE LA EVALUACIÓN DEL CICLO DE VIDA La producción de alimentos constituye un grupo heterogéneo, tanto por la diversidad de estos (ej. Cultivos de granos, vegetales, producción de carne, lacteos, etc) como por la variación en los sistemas de producción, que están en estrecha relación con la disponibilidad de incorporar tecnologías que permitan una mayor eficiencia y al mismo tiempo disminuyan el impacto ambiental. The Swedish Institute for Food and Biotechnology (2009), refiere que bajo la óptica del ACV, existen aspectos comunes tales como, que las emisiones de C0 2 a partir de combustibles fósiles son menos importantes en la mayoría de los productos con respecto de las emisiones biogénicas, siempre y cuando no sea relevante la eficiencia en el transporte de los insumos y productos finales. En el caso de los vegetales, el oxido nitroso es generalmente la emisión más importante, al igual que en los animales monogástricos como el cerdo, mientras que en los rumiantes el metano es el gas más dominante. Ambos el metano y el oxido nitroso tienen un fuerte potencial de calentamiento global. Para los productos del mar, dicho instituto señala, una estrecha correlación entre el uso de la energía y el impacto climático, en la etapa de captura de los peces, derivado de la emisión de C02 como resultado del consumo de combustibles para los botes de pesca. De manera general los productos de origen animal, tales como la carne y la leche, tienen promedios más altos de emisiones por kg que los cultivos. Para efecto de la interpretación de los resultados obtenidos en este trabajo, es importante mencionar que se utilizan los resultados de estudios de ACV realizados en países desarrollados (Pelletier, 2007; Crab, 2007; Kutt, 2007; Boyd, 2005), dado que para nuestro país y en particular para las actividades agropecuarias no existe este tipo de estudios, más aún es necesario realizar trabajos relativos a la integración de bases de datos relacionados con las entradas y salidas de cada una de las etapas que involucran estas actividades, con datos propios para México y con la particular característica de las localidades de estudio. Tomado en cuenta que en los países desarrollados se dispone de una base de datos muy completa, los estudios de ACV de los alimentos generalmente consideran todas las etapas involucradas en la producción, y son pocos los que presentan los impactos potenciales de las categorías consideradas para cada etapa del ciclo de vida, o bien están enfocados a los impactos generados por una sola categoría, la más común corresponde al Potencial de Calentamiento Global. Por otro lado también es importante considerar al momento de comparar resultados que las condiciones de producción en los tres sistemas objeto de estudio difieren mucho en cada una de sus etapas con respecto de las condiciones que prevalecen en los países desarrollados.. Potencial de Calentamiento Global Los resultados obtenidos a partir del Análisis de Ciclo de Vida del cultivo de trucha, maíz y producción pecuaria en la subcuenca, indican que esta última es la que contribuye con mayores.

(39) 40. impactos en todas las categorías consideradas: acidificación, eutrofización y cambio climático. De manera general existe congruencia con lo referido por The Swedish Institute for Food and Biotechnology (2009), respecto del potencial de calentamiento global generado por la producción de carne de cerdo, 5 kg eq C0 2 , respecto de los 2 kg eq de C0 2 generados por la producción de I kg de trucha. Dalgaard (2007), obtiene en su estudio un potencial de calentamiento global para la producción de un kg de carne de cerdo, 3.6 kg eq C0 2 . En el caso de la misma producción en la subcuenca también se obtiene un mayor impacto en esta categoría por la producción de un kg de carne de cerdo medido en peso vivo, 24.81 kg eq C0 2, respecto de la producción de un kg de trucha también viva, O.O 1632 kg eq C0 2 Al analizar las diferencias entre ambos estudios hay que considerar la construcción de instalaciones como estanques en el caso del cultivo de la trucha y los corrales en la producción de cerdos, contemplados en los ACV de la subcuenca, no así en los realizados por The Swedish Institute for Food and Biotecnología. Por lo tanto en el caso de la subcuenca y respecto del potencial de calentamiento global, el CO~ representa el 86.55% del total de emisiones producidas, 16.32 kg eq C0 2 , seguido del N 2 0 con un 10.17% y finalmente el metano CH4 con 3.3%. La etapa de mayor impacto resulto ser la correspondiente a la colocación de estanques, principalmente por el consumo de combustible empleado en la fabricación de los estanques así como por el transporte de los juveniles desde el criadero hasta la granja de engorda. Cabe señalar que los principales impactos generados en esta categoría, referidos por Pelletier, 2007; Crab, 2007; Kutt, 2007, Boyd, 2005 y Papatryphon, 2004), se atribuyen al alimento debido al consumo de combustible empleado en la obtención de materias primas derivadas del pescado como la harina y el aceite y el propio proceso de fabricación. En el caso de la subcuenca el impacto generado por el alimento al ser estimado a través de la calidad del agua de entrada y salida de la granja no se verá reflejado en esta categoría, con la magnitud que representa en los estudios antes citados. En el caso del cultivo de maíz, las emisiones más importantes corresponden al C0 2 al representar el 94. 71 % del total de emisiones producidas, en orden de importancia le sigue el oxido nitroso N 2 0 con el 37.1 % y finalmente el metano C~ con 1.6%. Manteniendo esta relación, la etapa de mayor contribución a esta categoría fue la de siembra, derivado del uso de combustible para las escardas que se realizan mediante el tractor y la aplicación de abono de vaca así como de la producción de atrazina, ingrediente activo del herbicida utilizado para el control de malezas. Estos resultados son congruentes con las referencias de The Swedish Institute for Food and Biotechnology (2009), que ubica a la producción de agroquímicos y el uso de combustible fósil como uno de los factores importantes en la emisión de C0 2 y N 2 0. Respecto de la producción de cerdos en la subcuenca, del impacto total generado en el potencial de calentamiento global, 24,811.64 kg eq C0 2 , el 92. 77% corresponde a emisiones de C0 2, 7.132% de CH 4 y 1% de N 2 0. De forma general corresponde , como se menciono anteriormente, con los estudios derivados de The Swedish Institute for Food and Biotechnology (2009) y Dalgaard (2007), con la salvedad de que éstos no incluyen la construcciones de los corrales de reproductores y de crías. Las significativas emisiones de C0 2• por tanto están estrechamente relacionadas con los proceso de obtención de los materiales de construcción. Las emisión de CH4, está relacionada con la fermentación entérica, un proceso digestivo por medio del cual los carbohidratos son rotos por microorganismos en moléculas más simples para ser absorbidas a través del flujo sanguíneo. La cantidad de metano producida en los cerdos, a partir de este proceso, por ser animales monogástricos, es mínima en comparación con la producción por esta.

(40) 41. vía de los rumiantes (Stokes, 201 O). El CH4 derivado de la descomposición del estiércol en condiciones anaerobias es una fuente de emisiones que se ve afectada por la cantidad de estiércol producido, así como por la porción que se encuentra en condiciones anaeróbicas. En el caso de la subcuenca el estiércol es almacenado al aire libre, a diferencia de los confinamientos utilizados en otros países, esto disminuye la producción de metano al descomponerse bajo condiciones de mayor oxígenación. La emisión de N20, desde el manejo del estiércol contribuye al potencial de calentamiento global (Dalgaard, 2007).. Acidificación. Por lo que respecta al potencial de Acidificación, obtenido para los sistemas de la subcuenca de la Presa Guadalupe, la producción de cerdos con 75,603 g eq de H+ resultó la mayor contribución a esta categoría con una marcada diferencia entre los cultivos de trucha y maíz, para los cuales las aportaciones respectivas 103.2 y 86.7 g eq de H+, no representaron una marcada diferencia. En el cultivo de trucha las sustancias acidificantes en orden de importancia por su contribución fueron el N0 2 con el 66.96% y el S0 2 con 32.88% y un mínimo porcentaje de NH4 , 1%. Comparando porcentualmente las cantidades de las sustancias emitidas para este cultivo en relación a los resultados obtenidos por Thrane (2006), existe coincidencia con los porcentajes con que contribuye tanto el N0 2 como el S0 2 • Estas emisiones se atribuyen principalmente al uso de combustible y la fabricación de estanques, por lo que la etapa de mayor impacto fue la colocación de estanques, en Ja cual se incluye la fabricación de éstos. La contribución a esta categoría desde la siembra y engorda se debe al uso de combustible para el traslado de los juveniles desde el criadero hasta la granja de engorda. En el cultivo de maíz, del total de emisiones generadas en la categoría de acidificación el N02 aporto el 52.75% y el S02 el 46.55 %, el mayor impacto fue generado en la etapa de siembra debido al uso de combustible que es mayor que en la etapa de preparación del terreno, así mismo la contribución de la fabricación del herbicida cuyo ingrediente activo es la atrazina, favoreció el mayor impacto en la etapa de siembra. La producción de cerdos en la subcuenca de la Presa Guadalupe además de haber registrado una diferencia significativa respecto de los cultivos de trucha y maíz, tiene otra diferencia importante consistente en que del total de emisiones generadas, el NH4 es la mas representativa con un porcentaje de 76.53%, seguida del N02 con 23.43% y por último el S02 con 0.032%. Este porcentaje coincide con el porcentaje obtenido por Dalgarrd (2007), que fue de 84%, y que deriva de la generación de NH3, las restantes emisiones se atribuyen a consumo de energía. De hecho Dalgaard (2007), menciona en su estudio que las granjas de cerdos son el principal contribuyente al potencial de acidificación en Dinamarca, derivado de la emisión de NH3, como la única sustancia acidificante. El mayor impacto en esta categoría, en la subcuenca, fue aportado por la engorda de los lechones conservando los mismos porcentajes de sustancias emitidas. Estos resultados están relacionados con la fermentación entérica y el manejo del estiércol, de ahí que la cantidad de lechones y su permanencia en la granja porcícola, contribuyan significativamente a esta categoría..