La energía en la producción de alimentos

Abreviaturas

BPE: Barriles de petróleo equivalente

EJ: Exajoule

FAO: Organización para la Agricultura y Alimentos de ONU

gr: Gramos

hab: Habitante

IRENA: Agencia Internacional de Energías Renovables

Kcal: Kilocalorias

Kg: Kilogramos

Kg/B: Kilogramo por barril

kJ: Kilo joule (mil joule)

Km3: Kilómetros cúbicos

lts: Litros

MBD: Millones de barriles diarios

MBDPE: Millones de barriles diarios de petróleo equivalente

Mha: Millones de hectáreas

Mhab: Millones de habitantes

MTm: Millones de toneladas métricas

OMS: Organización Mundial de la Salud

ONU: Organización de Naciones Unidas

PIB: Producto Interno Bruto

Resumen

La seguridad alimentaria es el más importante de los objetivos estratégicos que tiene todo ser humano… Y esto es alimentarse, en calidad y cantidad, para tener una vida sustentable. Al extrapolar este objetivo a un nivel colectivo, se convierte en el "dolor de cabeza" de todos los gobiernos, al transformarse tal seguridad, en gerenciar una red compleja, dinámica y frágil, denominada "Sistema Alimentario o Sistema de Alimentación".

Además de otros factores productivos como el agua y la tierra, la energía es un insumo importante en el cultivo, elaboración, envasado, distribución, almacenamiento, preparación, ingesta y eliminación de desechos del sistema de alimentación.

El presente documento tiene como objetivo la estimación de la energía utilizada en el sistema alimentario, mediante el uso de un conjunto de parámetros recopilados de diferentes organismos e instituciones, internacionales y nacionales, que sirven de insumo al MODELO de cálculo empleado. Su aplicación se hizo a nivel del Mundo y de Venezuela.

Palabras Claves: Alimentos, Seguridad, Energía, Sistema

ABSTRACT

Food safety is the most important strategic objectives that every human being … And this is food, in quality and quantity, to have a sustainable life. Extrapolating this objective to a collective level, it becomes the "headache" of all governments, to become such security of managing a complex, dynamic and fragile network, called "Food System".

In addition to other factors of production such as water and land, energy is an important input in the cultivation, processing, packaging, distribution, storage, preparation, intake and disposal of food system.

This paper aims to estimate the energy used in the food system by using a set of parameters, collected from different organizations and institutions, international and national, which serve as input to the calculation model used. Their application was made at the level of the World and Venezuela.Keywords: Food, Security, Energy, System

OBJETIVO

El objetivo de este análisis es estimar la cantidad de energía consumida por el sistema de alimentación, el cual comprende las actividades realizadas desde la finca o granja hasta la ingesta de alimento al consumidor final. La Figura 1 agrupa estas actividades, entre otras:

• Preparación de tierras para los cultivos, siembra y cosecha a nivel agrícola.

• A nivel pecuario la crianza y sacrificio de los semovientes. La pesca de productos del mar y la piscicultura.

• Transporte y manufactura de alimentos (industria de los alimentos)

• Distribución y Comercialización (supermercados, abastos, restaurantes)

• Acopio, cocción e ingesta de alimentos (hogar)

Figura 1: Muestra las 4 grandes áreas que conforman el sistema alimentario y los rubros asociados al consumo de energía

Resumen ejecutivo

El sistema de la alimentación es un gran consumidor de energía: la cantidad de energía necesaria para cultivar, procesar, empacar y llevar los alimentos al consumidor final, que en este estudio está integrado por las personas y las mascotas, se situó para el sistema alimentario mundial en el 2016, de acuerdo al modelo empleado, en 183 EJ y 216 EJ para el 2050 en el caso BASE. En el sistema Venezolano esos valores fueron de 0.35 y 0.61 EJ, respectivamente.

Por otra parte, el sistema alimentario presenta una gran ineficiencia energética, en toda su integridad, determinada mediante la relación energía de salida (ingesta de alimento consumidor final) a energía de entrada al sistema. A nivel mundial esta relación dió como resultado una eficiencia del 10 % y de 7 % para Venezuela. En otras palabras, una ineficiencia del 90 y 93 %, respectivamente.

Con respecto al 2016, el proceso de urbanización de la población modifica la matriz energética del sistema alimentario. Es decir, se altera la participación de las energías como el carbón y la biomasa, las cuales son sustituidas primordialmente por el GLP y el gas natural, y la razón, principal, es que en las ciudades se tienen "cocinas limpias" (libres de hollín y humo). A nivel mundial, la participación de las sustituidas es de 17 % en el 2016 y 14 % en el 2050. Para Venezuela, además del proceso de urbanización, el plan de gasificación nacional se ve reflejado en la energía utilizada en el sistema de alimentación, al pasar el uso del gas natural de 50 % en el 2016 a 63 % en el 2050.

La alta dependencia de los hidrocarburos (+ del 90 %) en el sistema de alimentación hace cuesta arriba la sustitución de éstos. Por ahora, lo que luce más factible para reducir su consumo es maximar el uso de la "electricidad limpia" proveniente de la solar y la eólica, sobre todo a nivel de granjas y fincas. De igual manera, el uso de la bioenergía proveniente de los residuos y efluentes agropecuarios, es otra opción.

El caso de EFICIENCIA 15 % desarrollado en el estudio se obtuvo mediante la reducción de las pérdidas de alimento en las fases de Distribución – Comercialización y Consumo Doméstico, donde éstas tienen mayor ocurrencia. La disminución de un 15 % de energía en el sistema, equivale a una disminución neta de las pérdidas del 10 %. Es decir, unas pérdidas globales del 30 % (40 % en el caso BASE). Esto se traduce en una reducción en la producción de alimentos del 88 % con respecto al caso BASE, que para el año 2016 representa 736 MTm y 1037 MTM para el 2050. Este último valor luce interesante, ya que con la misma cantidad de energía del caso BASE, se pueden alimentar 1000 millones de personas adicionales al implementar acciones que conlleven a una reducción en las pérdidas de alimentos del 10 %.

Finalmente, es necesario incrementar la eficiencia energética del sistema alimentario y deslastrarlo de la dependencia de los hidrocarburos, para lo cual es necesario, entre otras acciones, las siguientes:

• Implementar un sentido ecológico en la agricultura y la ganadería para minimizar el uso de insumos agroquímicos, complementar programas de conservación de aguas, suelo y biodiversidad.

• Incorporar a nivel de fincas y granjas, en la medida de lo posible, fuentes energéticas renovables como la solar y eólica en la generación de electricidad y uso de las bioenergías.

• Educar para cambiar la actitud y aptitud de la población ante la cantidad, calidad y tipo de alimentos que ingiere.

Introducción

Todo ser viviente tiene como obligación ingerir energía (alimentos) para producir la energía necesaria para continuar viviendo. Es una actividad continua y complicada desde el punto de vista metabólico, aspecto que no es abordado en este documento, el cual está dirigido a analizar la interrelación energética que existe en las distintas fases para obtener un bien comestible, es decir, desde su origen (siembra o crianza) hasta su cocción o acabado final para su consumo.

Las estadísticas sobre la producción de alimentos y la energía utilizada en la misma, hasta su consumo final no son abundantes, lo que implica buscar distintas relaciones para tener una data que refleje el comportamiento de esta importante cupla (alimentos – energía) para la existencia humana. A esta cupla se añade un factor vital como es el agua, líquido que soporta la vida en la tierra.

Cada kilogramo de alimento representa un gasto de energía para llegar a su obtención, y a su vez aporta fuentes de abastecimiento que proporcionan energía para dar continuidad a la vida sobre la tierra. Así tenemos que la eficiencia con que funciona un sistema productivo, se logra a través del balance entre la energía invertida y la energía obtenida de esa inversión. Así mismo, todos los procesos en la naturaleza se rigen por flujos energéticos y por este motivo podemos afirmar que la energía es un indicador de suma importancia a tener en cuenta ante cualquier análisis que involucre una visión sistémica.

Los sistemas que producen el suministro de alimentos[1]del mundo dependen fuertemente de combustibles fósiles. Cantidades importantes de petróleo y gas son utilizadas como materias primas y energía en la producción de fertilizantes y pesticidas, y como energía utilizada en todas las etapas o fases de la producción de alimentos: desde la siembra, la irrigación, la nutrición de animales y la cosecha, hasta el procesamiento, el embalaje, la distribución, y la cocción. Además, los combustibles fósiles son esenciales en la construcción y la reparación de los equipos y de la infraestructura requerida para facilitar esta industria, incluyendo la maquinaria agrícola, las instalaciones de procesamiento, almacenamiento, barcos, camiones y carreteras. El sistema alimentario es uno de los mayores consumidores de combustibles fósiles y uno de los mayores productores de gases invernadero.

Por otra parte, podemos mencionar a priori que el sistema alimentario actual es ineficiente en lo que a energía se refiere. Es decir, un indicador de la insostenibilidad de éste (el sistema alimentario) es la relación entre la salida de energía – el contenido de energía de un producto alimenticio (calorías) – en relación con la inversión de energía. Esta última es toda la energía consumida en el sistema alimentario, aspecto central a tratar en este documento.

Para efecto de facilitar la comprensión y determinar cuantitativamente los macroinsumos del sistema alimentario, se ha conceptualizado el esquema mostrado en la Figura 2.

Figura 2. Muestra un sistema cerrado y simplificado de los insumos básicos del sistema alimentario, al cual se le denomina "EL MODELO" para todos los efectos del estudio a realizar, y que será explicado en detalle posteriormente.

Para la obtención del producto final, que es la energía utilizada en el sistema alimentario, se ha utilizado un conjunto de parámetros recopilados en diferentes organismos e instituciones, internacionales y nacionales, que de una forma u otra tienen relación con los insumos básicos del MODELO. Su aplicación se hizo a nivel del mundo y de Venezuela.

La alimentación

El consumo de alimentos[2]se refiere a la cantidad disponibles para el consumo humano y sus mascotas. A nivel global no existe equidad en la cantidad de alimentos consumidos por el ser humano dando origen a la inseguridad alimentaria, aspecto crítico que es debatido constantemente a nivel de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) y de la FAO.

Estudios realizados por la FAO indican que las necesidades reales de producción de alimentos son inferiores a las requeridas por la población mundial. Esto se debe a las pérdidas significantes de alimentos que suceden en todas las fases del sistema alimentario.

Para el 2014 el consumo promedio diario de kilocalorías[3](Kcal) a nivel mundial fue de 2940. Sin embargo, 2300 millones de personas presentan inseguridad alimentaria[4]Estudios realizados por la OMS indican que el consumo máximo no debe ser superior a 4000 Kcal por día. Otros estudios y análisis están señalando que valores no superiores a 3500 Kcal es lo ideal. Como se observa, no hay aun un criterio firme sobre la ingesta de Kcal, lo que sí está claro es que no debe ser menor a 2100.

La gran dificultad de la alimentación es determinar qué peso (kilogramos) de alimentos diarios, deben conformar la matriz alimentaria de ingesta de manera tal de proporcionar las Kcal necesarias para el buen funcionamiento cotidiano de los humanos. Existen diferentes valores que van desde 0.5 Kilogramos (Kg) hasta 1.0 Kg diario. Lo importante de todo esto es que los alimentos consumidos proporcionen las cantidades de fibras, carbohidratos, proteínas y grasas requeridas. Es decir, no haya desnutrición y por ende insuficiencia alimentaria.

Para efecto del presente estudio, se escogió como valor de ingesta 0.720 Kg diarios de alimentos para los seres humanos y de 0.35 Kg para las mascotas[5]Estos valores para una ingesta de 3465 Kcal (humanos) y 1712 Kcal (mascotas) arrojan valores de 0.2078 gr/Kcal y 0.2044 gr/Kcal, respectivamente.

Estos valores multiplicados por la contribución de cada tipo de alimentos, en lo concerniente a las sustancias químicas que proporcionan, dan como resultado la cantidad de alimentos en peso que deben ser ingeridos diariamente en una dieta balanceada. La Figura 3 muestra esta contribución para humanos y mascotas.

Figura 3. Relación de la distribución de alimentos en la dieta diaria para humanos y mascotas

Es de señalar, que los valores mostrados en la Figura 3, representan valores promedios mundiales, y las fuentes son las indicadas en los vínculos a la INTERNET. Ya mencionamos que la matriz alimentaria varía por razones antropogénico y geográficas. Por ejemplo, los asiáticos son más proclives al consumo de cereales y vegetales, pero también son los mayores consumidores de carne de cerdo a nivel mundial con 55 MTm anuales en el 2012.

Si China, que consume actualmente unos 75 Kg/hab al año de carnes, llegara a consumir el nivel de Taiwán de 105 Kg/hab se necesitaría una producción adicional de cereales igual a la producción actual de Brasil y Argentina. Esto refleja la importancia de la producción de cereales en la producción de las carnes, ya que además de la alimentación normal y natural de estos animales se recurre al suministro complementario de alimentos elaborados en la industria de la alimentación animal.

Agua y tierra

Todo ser humano puede vivir unos 60 días sin ingerir alimentos, pero no puede vivir más de 5 días sin tomar agua. Esto refleja la importancia vital del agua en el funcionamiento biológico de los seres vivos (plantas y animales). El otro factor importante, sin dejar a un lado a la energía, es la tierra, la cual proporciona el 97 % de los alimentos que se consumen. El resto 3 % proviene del mar.

Para cualquier ser humano la tierra luce infinita, aun cuando sus dimensiones no lo son. La superficie total del planeta es de 51.000 millones de hectáreas (Mha), de los cuales 36.110 Mha están cubiertos por agua (un 70,8%) y 14.890 Mha es tierra propiamente dicha (29,2 %) o superficie emergida.

Existen diferentes bases de datos sobre el uso agrícola real y potencial de las tierras a escala del planeta. Las mismas se fundan en datos estadísticos y/o de imágenes satelitales, y registran tanto los diferentes tipos de cubierta del suelo, como el uso de éste. FAO tiene una unidad denominada GAEZ (Global Agro-Ecológicas Zonas) que conjuntamente con el SAGE (Sustainability and the Global Environment Center) han realizado estudios sobre el área de tierras cultivables a nivel global. La Figura 4, presenta la distribución del área del planeta Tierra y la distribución de la tierra por encima del nivel del mar.

Figura 4: Muestra el área de la superficie de la tierra asociada al Sistema Alimentario.

El 8,6 % de la superficie del planeta está dedicada al sistema alimentario, equivalente a 4400 Mha, es decir, son las aptas para producir el 97 % de los alimentos. De éstas, el 40 % (1780 Mha) están dedicadas a cultivos y el 60 % (2620 Mha) son para pastoreo.

Lo anterior muestra la finitud del planeta. A través del tiempo, la cantidad de área dedicada a la producción de alimento no aprovechada, se ha reducido. Para 1960, este índice[6]por habitante fue de 0.42 ha. Para 2014 este valor se situó en 0.21 ha. Cabe señalar que la pendiente de la declinación del índice se ha suavizado los últimos 25 años, como consecuencia del aumento de la productividad por hectárea en la producción de los alimentos.

En definitiva, cada día disminuye el área disponible para la producción de alimentos. Esto se transforma en un problema de subsistencia. Ya se afirma que habrá que poner a cultivar más tierras, a fin de que la oferta alimentaria pueda responder a las necesidades de la humanidad. La existencia de vastas superficies de tierras "subutilizadas" permitiría responder a este desafío, si se implementaran inversiones de envergadura en el sector agrícola, y ello sin prejuzgar de las estructuras de producción que allí estarían en condiciones de producir lo máximo posible.

Lo anterior obliga a evaluar la superficie de tierras cultivables que no están siendo trabajadas en la actualidad. Igualmente, obliga a revisar criterios en cuanto al resto de la tierra emergida. Preguntas como estas deberán ser respondidas: ¿Se trata o no de tierras cubiertas de bosques?, ¿Están de hecho "vacantes" y "disponibles"?, ¿Se llegó al límite de la productividad?, ¿Es necesario "sembrar" en el mar?, ¿Cuánto hay que disminuir el desperdicio de alimentos en el sistema?, ¿Están situadas básicamente en África subsahariana y en América Latina?

La otra parte complementaria es el agua. Ya se mencionó su importancia para los seres vivos. Aunque luce infinita, solo tenemos el agua que posee el planeta. Es decir, no habrá más agua de la que ya tenemos.

La Figura 5, muestra la distribución del agua en la tierra. El 97 % del volumen es agua salada (1386 millones de kilómetros cúbicos). Solo el 3 % es de agua dulce, y de ésta, el 0.3 % (0.105 millones de Km3) son las aguas superficiales, las que vemos a simple vista y no está congelada.

Figura 5: Presenta la distribución del agua en el planeta. Aunque parezca infinita su magnitud, tiene una finitud incuestionable.

Por otra parte, las Naciones Unidas ha definido la seguridad del agua como: "la capacidad de una población para salvaguardar el acceso sostenible a cantidades adecuadas de agua y con una calidad aceptable para el sostenimiento de los medios de vida, el bienestar humano y el desarrollo socio-económico, de tal manera que garantice la protección contra su contaminación y de los desastres relacionados con el agua, preservando los ecosistemas en un clima depaz y de estabilidad política. (ONU, 2013)".

La agricultura es el mayor consumidor mundial de agua. Sin agua no hay alimentos. El 70 % del agua dulce, extraída del subsuelo, se utiliza en toda la cadena agroalimentaria, incluyendo el procesamiento, distribución, venta al por menor y consumo. La agricultura es a la vez victimario y víctima de la contaminación del agua por efecto del uso de los fertilizantes y pesticidas y de los desechos de los efluentes de los animales bajo explotación pecuaria.

En tal sentido, el mundo está claramente entrando en una nueva era de la gestión del agua que se caracteriza por el creciente reconocimiento de los vínculos entre el agua y otros recursos (energía, tierra, alimentos), y los aspectos socioeconómicos de la mala gestión en, y posterior a, la cosecha y al desperdicio de alimentos a lo largo del sistema alimentario. Esto hace que se comience a cuestionar la producción de ciertos alimentos, que hoy son altos consumidores de agua y se introduce el concepto del uso inteligente del agua, que no es más que la huella del agua en los alimentos. Inclusive se habla del agua virtual usada por un país, referida al agua "importada" asociada a los alimentos importados.

Así vemos que existen indicadores del consumo de agua en alimentos básicos, tales como: 4000 lts/Kg de carne bovina; 1280 para cerdo; 1040 para pollo y 265 para la papa, entre otros.

Lo anterior nos induce a adoptar una estrategia global que dé seguridad a la disposición de agua, como podría ser el cambio de los patrones de consumo de los alimentos, es decir, ir cambiando la matriz alimenticia al darle prioridad a los que utilizan menos agua en su producción o elaboración, siempre y cuando se mantenga el insumo de los nutrientes necesarios. Lo que debemos tener claro es que una restricción en la disponibilidad de agua atenta contra la seguridad alimentaria.

Energía

En el Recuadro 4, mencionamos que uno de los factores claves en los procesos de producción es la energía. Sin un suministro seguro de la energía es imposible llevar a plenitud las distintas actividades que hoy desarrolla el ser humano. Dentro de este contexto, un aspecto que cada día toma más importancia es la "seguridad energética".

El aspecto energético en esta sección está concentrado en la relación o conexión existente entre los alimentos y el agua, es decir, es la energía empleada en el sistema alimentario. Se excluye lo concerniente a los biocombustibles que utilizan tierra, agua y energía para su producción[7]y lo relativo a la energía empleada en el sistema de transporte para mover los alimentos desde el sitio de producción hasta el consumidor final. Sin embargo, el ANEXO I aborda el tema con fines informativos.

Dependiendo de la intensidad de la mecanización, la producción agrícola consume energía directamente en la forma de combustibles para la preparación de la tierra y la labranza,manejo de cultivos y pastos, y el transporte o el suministro de electricidad, e indirectamente a través del uso de insumos de alto consumo energético, como los fertilizantes ypesticidas, o energía para la fabricación agrícola de la maquinaria y equipos. También se necesita energía durante el procesamiento, distribución, almacenamiento, comercialización y cocción de los alimentos (Ver Figura 1).

En casi su totalidad el sistema alimentario es abastecido energéticamente por los hidrocarburos (gas, diesel, GLP), existiendo una mayor diversidad de fuentes energéticas en la fase de cocción de los alimentos, donde la biomasa (especialmente la leña) juega un papel importante. IRENA[8]menciona que para el año 2050, el 30 % de la energía es consumida por el sector agropecuario y que 2700 millones de personas seguirán consumiendo biomasa para cocinar.

El sistema alimentario actual es altamente dependiente de los combustibles fósiles, y dentro de estos el petróleo. Su uso imprescindible en casi todas las fases del sistema, conlleva por efecto de la emisión de CO2, a que sea considerado como un sector productivo de alto impacto ambiental. En tal sentido, es necesario buscar opciones que permitan en un principio una mayor eficiencia energética en toda la cadena alimentaria, hasta tanto se sustituya las necesidades energéticas de este sector por energías mas amigables al ambiente.

La necesaria reducción de la dependencia de los hidrocarburos en el sistema alimentario, es una gran oportunidad para las energías renovables mediante el uso de la electricidad producidas por éstas.

En las últimas tres secciones se ha mostrado la compleja y entrelazada relación que existe entre los alimentos, el agua y la tierra, y la energía (Ver Figura 2). Está claro que cada uno de los tres sectores tiene un impacto sobre la seguridad del suministro en los otros sectores.

A medida que el mundo llegue – y en algunos casos tiene ya superado – el límite sostenible de la disponibilidad de los recursos, será más difícil alcanzar la seguridad del agua, la seguridad energética y la seguridad alimentaria. Esto clama por estrategias globales que permitan afrontar con éxito el mantenimiento armónico de la interrelación de los sectores claves del sistema alimentario.

El modelo

La Figura 2, la cual se vuelve a mostrar, representa un esquema simplificado de las interrelaciones de los factores claves productivos en el sistema alimentario.

Figura 2. Muestra un sistema cerrado y simplificado de los insumos básicos del sistema alimentario, al cual se le denomina "EL MODELO" para todos los efectos del estudio a realizar.

El MODELO, consiste en un sistema cerrado de producción y consumo de alimentos, es decir, no contempla el movimiento de estos en lo atinente a importación y exportación. En otras palabras, el MODELO calcula la cantidad de alimentos necesarios a producir para una población[9]dada sin que exista inseguridad alimentaria, lo cual está representado en la Figura 1 con el cuadro "Alimentación (Humanos + Mascotas)".

Los tres insumos básicos son: la energía, el agua y la tierra. Estos se interrelacionan para producir los alimentos los cuales están divididos en dos grandes bloques: a) los vegetales y cereales; y b) carnes y lácteos.

Energía: El flujo de la energía alimenta a dos bloques:

• a) La requerida por la preparación de la tierra para la siembra y cría de los rebaños (fertilizantes y pesticidas, riego y manejo del agua pecuario)

• b) La utilizada en la cosecha, manufactura, comercialización y cocción de los alimentos

Tierra: La cantidad de superficie de tierra utilizada en la producción de alimentos:

• a) La dedicada a la siembra de los distintos cultivos

• b) La correspondiente a la actividad de pastoreo (pastizales)

Agua: Corresponde al volumen de agua utilizada en:

• a) Asociada a las necesidades de riego en los sembradíos

• b) La utilizada en el manejo de los rebaños. Incluye el agua usada en la piscicultura.

La producción de cereales y vegetales satisfacen las necesidades de los humanos y mascotas, la producción de semillas, para continuar las siembras y los requerimientos en la producción de carnes y lácteos.

Los cereales y vegetales restantes, y las carnes y lácteos se concentran en una gran bloque donde se reflejan las etapas (cosecha, manufactura, distribución, comercialización y cocción) por las que pasa un alimento hasta que es ingerido para continuar el proceso biológico de la vida.

Metodología

Las metodologías[10]de pronóstico a largo plazo más utilizadas corresponden a las siguientes categorías: proyecciones de series de tiempo y econométricas, análisis de uso final, enfoques de dinámica de sistemas, enfoques combinados y análisis de escenarios. Cada enfoque refleja una cierta visión revelada en supuestos y permite estimar situaciones a futuro.

La metodología utilizada en el presente estudio es una mezcla de todas ellas, ya que la información base tuvo que construirse con data histórica y tendencial para cada uno de los factores productivos, tomando los valores representativos de cada variable que interviene en el sistema alimentario para determinar la cantidad de alimento y la energía asociada en su producción, complementado por el juicio del experto.

El modelo utilizado posee las siguientes características:

• Permite proyectar a largo plazo las necesidades energéticas del sistema alimentario.

• Identifica los consumos energéticos por factores productivos y tipos de alimentos.

• Permite proyectar la energía desde una perspectiva multienergética.

• Sensible a parámetros claves y ciertos aspectos de incertidumbre y variabilidad.

En este contexto, el modelo seleccionado es de carácter híbrido, basado en un enfoque sectorial que combina un análisis econométrico cuando las tendencias parecen robustas para el sector, y opinión experta y análisis de uso final, cuando se esperan cambios en estas tendencias.

Lo anterior es la práctica creciente en el mundo para realizar prospectivas en el largo plazo y hacer planificación estratégica del sector. Por cierto, este tipo de modelo no pretende replicar fluctuaciones asociadas a shocks de corto plazo como, por ejemplo, el impacto de variaciones en los precios de los alimentos, en la pérdida de sembradíos por fenómenos naturales, etc.

Un modelo híbrido de estas características permite integrar tanto los aspectos físicos como económicos en un marco común. Por ejemplo, mientras las relaciones econométricas internalizan los efectos de precios, ingresos o políticas públicas del pasado, el enfoque de uso final acomoda nuevos usos finales o tendencias: mezclas alternativas de combustibles, cambio en los patrones de consumo, penetración de nuevos artefactos y tecnologías, etc. El enfoque híbrido permite así acomodar tendenciales no esperados.

La Figura 6, presenta un esquemático del MODELO hibrido utilizado.

Figura 6: Presenta el esquema asociado en la determinación de los requerimientos energéticos en el sistema alimentario en el largo plazo

Del lado izquierdo la información a procesar: Población del país o región a analizar; Data actualizada de las variables que integran la base de datos; Índices Claves a utilizar en caso que no existan para la región bajo análisis.

La información es decantada y analizada, tomando así los valores más representativos. Estos son arreglados en matrices (hoja electrónica de cálculo) para obtener la proyección dentro del horizonte de tiempo del estudio.

Los resultados se obtienen por cada conjunto de alimentos (cereales – vegetales y carnes – lácteos), especificando para cada uno de ellos: la energía requerida, la cantidad de tierra y agua utilizada. De igual manera la cantidad de fertilizantes y pesticidas utilizados.

El referido MODELO asume que las evoluciones de la data se mantienen en el tiempo, con la excepción de las asociadas con la población Ésta toma el crecimiento esperado a futuro. Así mismo, partiendo de un valor inicial, se varía la cantidad de kilocalorías diarias a consumir por la población, para que no exista inseguridad alimentaria. De igual manera, se incorpora la variación de la población urbana en el tiempo. Cabe señalar, que el MODELO permite incorporar sin ninguna dificultad el mejor valor o el más reciente de una variable, lo cual permite obtener resultados actualizados.

Para mitigar esta falla del MODELO se recurre a la realización de escenarios. Se parte de un escenario base (Business As Usual – BAU) y se realizan escenarios alternativos que contemplen entre otros: Mayor eficiencia energética, cambio en el patrón alimenticio, mejor gerencia del agua y la tierra, etc.

A través del MODELO se analiza un caso base teniendo como región, el mundo. Adicionalmente se realiza una sensibilidad teniendo como premisa una reducción del 15 % en el consumo de energía. El periodo de análisis es 2016 – 2050, para ambos escenarios.

Los valores de las diferentes variables que intervienen en los cálculos, están indicados en el ANEXO II. Es de indicar que dichos valores es el resultado de una búsqueda minuciosa y comparativa teniendo como premisa la fuente (organización) que proporciona el valor y la fecha de la data., Esto es debido a que la misma no se encuentra en un solo lugar y ordenada. Quizás esta recopilación sea la primera que se presenta de una forma integral y metodológica.

En cuanto al modelo operativo (de cálculo), está desarrollado en una hoja EXCEL sencilla, la cual puede ser consultada en esta dirección de INTERNET https://app.box.com/s/a2a9bz7boiho2x2fi36flwj6t3x3l0ja

Los resultados

Cada kilogramo de alimento representa un gasto de energía para llegar a su obtención, y a su vez aporta fuentes de abastecimiento que proporcionan energía para dar continuidad a la vida sobre la tierra. La eficiencia con que funciona un sistema productivo es medida a través de la relación entre la energía invertida (entrada) y la energía obtenida de esa inversión (salida)[11].

La Figura 7 presenta los resultados obtenidos al aplicar el METODO para el caso BASE y caso EFICIENCIA 15%, para una población mundial de 7400 millones de habitantes y 1480 millones de mascotas en el 2016, y de 9000 Mhab y 1790 millones de mascotas en el 2050. Ambas poblaciones con crecimientos interanuales del 0.56 %.

Caso BASE

La producción de alimentos pasa de 6061 MTm en el 2016 a 8499 MTm en el año 2050, es decir, un incremento neto de 2438 MTm para un crecimiento interanual del 1.0 %. Vale acotar que este crecimiento está asociado con el incremento de la ingesta de calorías necesarias para eliminar la inseguridad alimentaria. La distribución porcentual de los tipos de alimentos producidos (cereales, carnes, lácteos y vegetales) con respecto al total, se mantienen constantes a través del periodo de análisis (como es de esperarse), debido a la proporcionalidad de las calorías a ingerir por clase de alimentos (carbohidratos, grasas, fibras y proteínas).

En lo concerniente a la energía, el suministro se situó en 183 ExaJoule (EJ) para el año 2016 y de 261 EJ en el 2050, equivalente a un crecimiento interanual de 1.04 %. La variabilidad (participación de las fuentes) de la matriz energética durante el periodo de análisis, está principalmente asociada al cambio del asentamiento urbano de la población, que de acuerdo a la FAO, pasa de 50 % en el 2016 a 70 % en el 2050.

Figura 7. Resumen de los factores productivos asociados a la producción de alimentos para el caso BASE y el caso Eficiencia 15%

Tomando las cifras del consumo de energía a nivel mundial publicado por la EIA[12]y comparándola con las del sistema alimentario, ambas indicadas en la Figura 7, se observa que la energía necesaria para la producción de alimentos varía entre un 29.6 % y un 32.1 %, con respecto al total mundial. En otras palabras, el sistema alimentario consume casi 1/3 de la energía mundial.

Con respecto al área utilizada para la producción de alimentos, para el año 2050 se sitúa en 2189 Mha, que al compararla con la totalidad de la superficie terrestre para sembradíos y pastoreo (Figura 3) de 4400 Mha, equivale casi al 50 % (valor real 49.75 %). Por otra parte, el índice de tierra no cultivada por habitante, es de 0.382 hectáreas por habitante en el 2016 y de 0.245 ha/hab (2450 metros cuadrados) en el 2050. Esto indica que cada día hay menos superficie disponible para producir alimentos, lo cual atenta contra la seguridad alimentaria global. La solución a esta problemática tiene tres (3) vías y aplicables simultáneamente: Reducir la tasa de crecimiento poblacional, disminuir las pérdidas de alimento en el sistema alimentario y aumentar la productividad en los cultivos y rebaños (más kg de alimentos por hectárea).

El otro insumo clave es el agua. Para el 2016 se utiliza 4342 Km3, con un crecimiento en el periodo de análisis de 1706 Km3 para situarse en el 2050 en 6048 Km3. La Figura 5 indica que el volumen de agua dulce superficial (la que vemos) es de 105000 Km3, por lo que no luce mayor preocupación al respecto. Sin embargo, la preocupación nace porque toda esa agua superficial no está disponible para el sistema de alimentación, principalmente por la lejanía a las áreas de siembra o por no ser directamente apta. De allí la recurrencia al agua subterránea, que no presenta esos inconvenientes. El gran inconveniente de la explotación de los acuíferos es que si el volumen de extracción es mayor que el reemplazado, no ocurre la recuperación de éstos con la consecuentes perdidas que esto acarrea. El acuífero del Valle Central de California es un buen ejemplo[13]

Caso EFICIENCIA 15 %

En la descripción del MODELO se menciona que éste no considera aspectos tendenciales como las mejoras tecnológicas que muy bien ayudan a mejorar la eficiencia del sistema de alimentación. En el MODELO, la vía expedita de rebajar el consumo de energía es disminuyendo las pérdidas de alimentos que ocurren en el sistema alimentario y que la FAO[14]indica que es de 33 %, mientras que otros organismos[15]indican un 40 % del total producido. El caso BASE fue calculado con un 40 % de pérdidas (Ver ANEXO II, Dato 2).

Dejando todas las demás variables iguales (ceteris parebus) y variando las pérdidas (ensayo y error), se logró con los siguientes valores obtener una reducción del 15 % de la energía: 7 % a nivel de producción (granjas), 1 % a nivel de manufactura, 10.5 % a nivel de distribución y 11 % a nivel de cocción de alimentos, para un total de pérdidas del 29.5 % (reducción de10.5 % con respecto al caso BASE, equivalente al 26.2 del total).

Los resultados del caso EFICIENCIA 15 % son los mostrados en la Figura 6. Lógicamente, hay una reducción en todos los valores al compararlos con el caso BASE. Para el año 2050, el consumo de agua se reduce en 562 Km3, el área utilizada por el sistema de alimentación en 214 Mha, y la producción de alimentos se reduce en 1037 MTm. Con este tonelaje de alimentos reducidos se pueden alimentar 1000 millones de personas.

Del ejercicio comparativo se desprende que una reducción en las pérdidas de alimentos del 26.2 % (15 % de reducción del consumo de energía), permite una alimentación adicional de 1000 millones de personas. En otras palabras, no se necesitarían con respecto al caso BASE, más superficie de sembradíos, más volumen de agua y más energía.

Es de señalar que, adicional a una reducción en las pérdidas de alimentos en toda la cadena del sistema alimentario, un aumento en la productividad por hectárea ayudaría, al menos, a mitigar la inseguridad alimentaria de muchos países, regiones e inclusive el mundo.

Por otra parte, la Figura 8 muestra el balance de los factores productivos del sistema alimentario para el año 2016.

La energía que entra al sistema es de 183 EJ. De éstos, el 16.4 % (30 EJ) van a suplir las necesidades del área de producción de alimentos. El resto, 83,6 % (153 EJ) van a satisfacer los requerimientos de las actividades comprendidas desde la cosecha hasta el consumidor final (cocción). El volumen de agua utilizada es de 4342 Km3. De estos, 2570 Km3 (59.2 %) son utilizados en los sembradíos y 1772 Km3 (40.8 %) requeridos en el manejo y crecimientos de los rebaños, incluyendo la piscicultura. La tierra requerida para la producción de alimentos totalizó 1571 Mha. De éstos, 684 Mha (43.5 %) está dedicada a la producción pecuaria y 887 Mha (56.5 %) a la producción de vegetales y cereales.

Figura 8: Muestra el balance de los resultados de los insumos obtenidos para el año 2016 del caso BASE

La producción de cereales y vegetales fue de 5349 MTm. Su distribución es: 58 MTm (1.1 %) como semillas; 2206 MTm (41.7 %) dirigido a compensar la alimentación de los rebaños y 3027 MTm (57.2 %) van a las fases de cosechas hasta el consumidor final.

El sistema alimentario produce para el consumidor final 3797 MTm. De éstas, 770 MTm (20.2 %) son carnes y lácteos y 3027 MTm (79.8 %) de cereales y vegetales. Del total producido solo llegan al consumidor final 2279 MTm de alimentos.

Estos 2279 MTm de alimentos, convertidos a energía equivalen a 14.5 EJ (energía de salida). La relación energética de energía de salida a energía de entrada (183 EJ), es de 0.079. Esto indica lo ineficiente que es, energéticamente, el sistema alimentario, lo cual hace perentorio el incremento de su eficiencia. En el ANEXO III, está la información del balance correspondiente al año 2050.

La Figura 9, presenta la evolución del consumo de energía en el sistema alimentario, expresado en EJ, para el horizonte de 34 años de prospectiva.

Figura 9: Presenta la composición de la matriz energética del sistema alimentario del caso BASE, en el periodo de estudio

En el periodo 2016 – 2050, independientemente de los cambios que puedan ocurrir en la aplicación de políticas públicas para proteger el ambiente (reducción emisión de CO2), la matriz energética sufre modificaciones asociadas, principalmente, al asentamiento urbano de la población.

El total de suministro de energía al sistema crece 1.05 % interanual, al pasar de 183 EJ en el 2016 a 261 EJ en el 2050.

Los crecimientos de los energéticos, expresados en porcentaje interanual, son: electricidad (1.27), gas natural (1.21), diesel (1.0), GLP (0.85), carbón (0,7) y biomasa (0.6).