Este artículo presenta los aspectosde la producción de mayor incidencia

ambiental para así proponer técnicas quemejoren el proceso de cultivo de judía

derde en estructuras de invernaderos de' . cubiertas de malla y al aire libre.

Impactos ambientalesdel cultivo de judíaverde

AUM. ROMERO-GÁMEZ (1),A. ANTÓN(2), T. SORIANO(1),E.M. SUÁREZ-REY(1) Y N.CASTILLA(1)

I INDUSTRIA HORTÍCOLA

(I)IFAPA-Centro de Investigación y Formación Agraria

de Granada, (2)IRTA. Centre de Cabras de Barcelona

me rcedes romero. ga,ne:(àjunŸodeandatueia.e.ç

El cultivo protegido de horta-lizas durante el periodo estival encomarcas interiores del área medi-terránea se está convirtiendo enuna práctica creciente. Con ello seconsigue un suministro continuo yestable de hortalizas a las grandescadenas distribuidoras, que comer-cializan los productos de los inver-naderos costeros, cuya producciónse ve interrumpida durante el vera-no.

El cultivo bajo invernaderode malla en primavera y veranogenera unas condiciones termohi-grométricas subóptimas para lasplantas, por lo que cabe emplear

sistemas de nebulización que me-joren las condiciones microclimá-ticas.

Ante la demanda crecientepor parte del consumidor de pro-ductos con calidad ambiental, re-sulta interesante realizar un análi-sis objetivo y evaluar los respecti-vos aspectos ambientales e impac-tos potenciales que éstos ocasio-nan a lo largo de su ciclo de vida,desde las materias primas inicial-mente empleadas hasta el final delos residuos generados (figura 1).Para llevar a cabo esta cuantifica-ción se aplica la metodología delAnálisis de Ciclo de Vida (ACV).

De esta manera, se pretende detec-tar los puntos débiles y conseguiruna selección y mejora de las es-tructuras, sus equipamientos y delas técnicas de cultivo más respe-tuosas con el entorno y los recur-sos naturales.

Al aplicar el ACV a un pro-ducto agrícola cultivado, como esel caso, se considerarán efectosambientales adversos los deriva-dos del proceso de producción.como son, la eutrofización, debidoa un alto nivel de nutrientes en elmedio acuoso que favorecen unrápido crecimiento de las algas, laacidificación del aire, provocada

HORTICULTURA INTERNACIONAL

C-iperacionesCulturales

FabricaciónSistema

Fertirrigación

FabricaciónFertilizante rFertirrigación1

FabricaciónNebulización

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FabricaciónInvernadero

FabricaciónInvernadero

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LIDIM.. Diagrama de evaluación ambiental.Diagrama de procesos considerados en la evaluación ambiental para la producción de judíaverde en el sistema de cultivo bajo invernadero de malla (M), cultivo bajo invernadero de mallaequipado con sistema de nebulización (MN) y cultivo al aire libre (AL).

TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN I

por la emisión de sustancias ácidasa la atmósfera, suelo y agua dismi-nuyendo el pH del medio y provo-cando la pérdida de nutrientes delsuelo o la movilización de sustan-cias tóxicas, la contaminación porplaguicidas, la generación de resi-duos, etc.

Pero además, si se aplica a uninvernadero, se consideran tam-bién otros daños ambientales comolos generados por la fabricación ytransporte de materias primas, losmateriales de construcción necesa-rios para crear la estructura yconstruir el invernadero, la energíautilizada en la fabricación y man-tenimiento de la maquinaria em-pleada en la construcción del in-vernadero y la generación de resi-duos durante el proceso de pro-ducción, así como otros aspectoscapaces de producir daños al en-torno que formen parte del ciclode vida del producto considerado.Todos ellos se contabilizan atribu-yendo distintos daños ambientalesa una unidad funcional.

Para elaborar el estudio quecomprende este artículo, se adop-taron como modelo los camposexperimentales situados en el lfa-pa-Centro Camino de Purchil(Granada), y se realizó un estudiocomparativo del impacto ambien-tal del cultivo de judía verde:

1. en un invernadero de malla2. en un invernadero de malla

equipado con sistema de nebuliza-ción de baja presión

3. al aire libre (cultivo con-vencional).

Materiales y métodosDefinición de objetivos y alcancedel estudio

El objetivo de este estudio esla evaluación de los daños ambien-tales atribuibles al proceso de cul-tivo de judía verde bajo invernade-ro con y sin nebulización, y al airelibre a lo largo de su ciclo de vida,en la zona de la Vega de Granada(España). El límite del estudio seconsidera el sistema de cultivo te-niendo en cuenta los flujos de ma-teria y energía de entrada y salidaen el área de producción. En estecaso, la unidad funcional (UF) es

la superficie ocupada (ha), ya quese pretende comparar el comporta-miento ambiental de distintas op-ciones de cultivo.A esta unidad serefieren todas las entradas y sali-das, calculándose posteriormentela producción que justificaría am-bientalmente la utilización de cadapropuesta.

Los sistemas de cultivo apli-cados en la producción de judíaverde que son objeto de análisisambiental son: cultivo bajo inver-nadero de malla (M), cultivo bajoinvernadero de malla equipado consistema de nebulización (MN), y

cultivo al aire libre (AL).Las etapas que se tuvieron en

cuenta en el estudio de ACV, sondos: la infraestructura, que inclu-ye: fabricación, transporte del ma-terial necesario para crear la es-tructura y construcción del umbrá-culo así como la estructura paraentutorado del cultivo de las par-celas al aire libre, fabricación ytransporte del material empleadopara instalar el sistema de nebuli-zación y fabricación de los mate-riales propios del sistema de ferti-rrigación; y la etapa de cultivodonde se incluye el análisis de lamaquinaria utilizada para las ope-raciones culturales, el consumo deagua y energía del sistema de ne-bulización, la fabricación y aplica-ción de fitosanitarios y fertilizan-tes, las emisiones de compuestoscontaminantes debidas a la fertili-zación así como el agua y energíagastadas en el sistema de riego, ypor último, la gestión de los resi-duos generados incluyendo eltransporte hasta el lugar donde se-rán gestionados.

• El objetivo de este estudio es la evaluaciónde los daños ambientales atribuibles alproceso de cultivo de judía verde bajoinvernadero con y sin nebulización, y al airelibre a lo largo de su ciclo de vida, en la zonade la Vega de Granada (España)

HORTICULTURA INTERNACIONAL

69-MAYO 2009 HORTICULTURA INTERNACIONAL•

INDUSTRIA HORTÍCOLA

Invernadero demalla con sistemade nebulización debaja presión.

Los datos locales relativos alas prácticas agrícolas se obtuvie-ron en el IFAPA-Centro Caminode Purchil, localizado en la Vegade Granada (Latitud: 37 0 10'21"N; Longitud: 3° 38' 10"; Alti-tud: 600 m) entre junio y agostode 2007.

Para las características y ges-tión del invernadero se han utiliza-do datos de Antón (2004). En lafabricación y consumo de la ma-quinaria agrícola, de los fertilizan-tes minerales y los pesticidas y deltransporte, se ha tenido en cuentaa Audsley (1997) y la base de da-tos de Ecoinvent System process v.2.0, 2007.

La herramienta informáticapara el análisis de impactos hasido el programa SimaPro v. 7.1,realizando las fases de clasifica-ción y caracterización que definela norma ISO 14040.

Las categorías de impacto,definidas por CML 2 baseline2000, Versión 2.04 (Guinée et al.,2002), son: agotamiento de los re-cursos abióticos, AR (Kg Sb eq.);acidificación del aire, Al (Kg SO2eq.); eutrofización, EI (Kg PO4-2eq.); calentamiento global, GWP(Kg CO2 eq.); destrucción delozono estratosférico, ODP (KgCFC-11 eq.); toxicidad humanaHT (kg 1.4-DB eq) y oxidaciónfotoquímica PO, (kg C2H4).

Análisis del Inventario delCiclo de Vida

Los datos se han obtenidopara los tres sistemas de cultivomencionados anteriormente.

Para todos los tratamientos yetapas se considera que los trans-portes se realizan en camiones de20-28 toneladas, que el tratamien-to final de los residuos orgánicoses el vertedero y que los plásticosde cubierta son reciclados.

El Inventario del Ciclo deVida se ha dividido en dos etapas.

InfraestructuraEstructura del invernadero

de malla y parcelas al aire libre.Se trata de un invernadero de 960m2 de superficie. Es una estructurametálica multimodular, tipo raspay amagado (cubierta a dos aguas),con una distancia entre cumbrerasde 8 m y entre postes de 5 in, ensentido longitudinal. La altura dela cumbrera es de 4 m y la del ca-nalón es de 3.5 m.

El invernadero es trimodular,con módulos de 8 m de ancho y 40m de longitud. Las dimensionestotales son de 24 x 40 m2, con laorientación del eje principal en di-rección norte-sur. La cubierta de laestructura del invernadero se hizocon malla mono-filamento naturalblanca-negra de 6 x 9 hilos cm-2.

Las bandas de la estructuradel invernadero se realizaron conmalla de 10 x 16 hilos cm-2 negraen todo el perímetro y rafia plasti-ficada impermeable al aire. El es-tudio al aire libre tuvo lugar enuna parcela dotada de los postes yalambres necesarios para entutorarel cultivo.En los tres casos el riegofue por goteo. La etapa de fabrica-ción, transporte del material nece-sario para crear la estructura y

construcción del invernadero yparcelas, se han considerado deacuerdo con el criterio establecidopor Audsley (1997) y Antón(2004).

Estructura en el sistema de „e/ni-lizaciän

En el invernadero de malla seincorporó un sistema de nebuliza-ción de baja presión, para caracte-rizar su efecto refrigerante en elmicroclima y en el desarrollo delcultivo. Las boquillas eran de 7 Lh- I y estaban separadas 2 m entresí al tresbolillo con una densidadde 0,13 boquillas m-2 . Se instala-ron dos líneas portaboquillas en lamitad de cada módulo del inverna-dero, separadas 4 m entre sí y a 2m del canalón. La altura de insta-lación fue de 3,5 m.

Sistema de fertirrigaciónEl riego fue por goteo, con

emisores en línea, tanto en el in-vernadero como al aire libre.Enesta fase se han tenido en cuentalos materiales empleados en la fa-bricación de los elementos necesa-rios en el sistema de riego (bom-bas, inyectores, tuberías...), asícomo el transporte de todos elloshasta el escenario de cultivo.

Etapa de cultivoEl cultivo de judía verde se

hizo en ciclo de primavera-veranode 2007. La densidad de planta-ción fue de 2,35 plantas m-2 en elinvernadero y de 5,36 plantas m-2en el exterior.

2.1. Fertilizantes. Se aplica-ron diferentes dosis de fertilizanteen cada sistema de cultivo, segúnel contenido en nutrientes inicialdel suelo, las características decada fertilizante y las aportacionesdebidas al agua de riego.

2.2. Fertirrigación. En el ma-nejo de la fertirrigación, se consi-deran los procesos de consumo deenergía en el funcionamiento delas bombas, el consumo de agua ylas emisiones producidas. Se em-pleó una bomba de impulsión delsistema de riego de 2,2 KW paratodos los sistemas de cultivo. Paralas emisiones de fertirrigación seconsideran las emisiones de NH3,

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Categorias de impacto

INDUSTRIA HORTÍCOLA

Sistemas de cultivo bajo invernadero de malla.Sistemas de cultivo bajo invernadero de malla (M), bajo invernadero de malla equipado con sistema de nebulización (MN) y al aire libreAL). Comparación de indicadores ambientales para los diferentes subsistemas y categorías: agotamiento de los recursos abióticos (AR),

calentamiento global (GWP,) destrucción del ozono estratosférico (ODP), acidificación del aire (Al), eutrofización (El), toxicidad humana(HT) y oxidación fotoquímica (PO).

N20, NOx y N2 al aire y NO3 alagua, según Audsley (1997).

2.3. Gestión de la nebuliza-ción. Se considera el consumo deagua y energía que conlleva la ne-hulización. El consumo mediodiario fue de 7,68 L m-2 y el tiem-po medio de funcionamiento dia-rio de 8,66 horas. En el ciclo dejudía, el consumo de agua total delsistema fue de 692 L m-2.

2.4. Gestión del cultivo. Lasoperaciones culturales incluyentodas las labores de campo reali-zadas que emplean vehículos yutensilios agrícolas que implicanenergía, recursos y emisiones.Fundamentalmente, fueron las la-bores preparatorias del terreno ylas aplicaciones de fitosanitarios.

2.5. Control fitosanitario. Setiene en cuenta la fabricación yaplicación de los diferentes pla-guicidas empleados. Existen dife-rencias entre el cultivo en inverna-dero y al aire libre, siendo mayorel número de tratamientos fitosa-nitarios en el cultivo al aire libre.

2.6. Residuos. Se considerala gestión y transporte de materia-les plásticos, acero, residuos ver-des en plantas de reciclaje y hor-migón en vertedero.

Resultados y discusiónEn la figura 2 se muestra la

contribución de los diferentes sub-sistemas considerados en cada unade las categorías de impacto paracada sistema de cultivo. En lascategorías estudiadas los subsiste-mas que generan un mayor impac-to en varias categorías, son: Resi-duos, Gestión de la nebulización eInfraestructura. La Infraestructuragenera un mayor impacto en elsistema de cultivo M. Le siguen,con un impacto menor, los siste-mas MN y AL. La categoría queadquiere más importancia en la in-fraestructura, es AR, que alcanzanvalores de 60.5% en el sistema M.

En esta categoría, el gas natu-ral, petróleo y carbón, son los re-cursos más importantes. La insta-lación del sistema de fertirrigacióny estructura del invernadero, com-porta una necesidad de materialplástico, principal causante del in-cremento del uso de recursos deeste subsistema.

Por ello, se deberán buscarmateriales que beneficien al medioambiente, reduciendo los impac-tos, como son plásticos recicladoso de mayor duración. En el siste-ma MN, la gestión de la Nebuliza-ción ejerce una mayor presión am-biental en la categoría Al, 57.9%,debido a sustancias contaminantescomo los óxidos de azufre (S0x) yóxidos de nitrógeno (N0x) deriva-dos de la energía consumida en elsistema de nebulización. Se debe-rán mejorar, por tanto, el diseño ylas condiciones de manejo. El tra-tamiento de residuos verdes depo-sitados en vertedero, genera emi-siones al aire de metano (CH4).provocando impacto en la catego-ría GWP.Una alternativa sería lle-var a cabo el compostaje de estosresiduos, pues se observa que elcompostaje provoca menores im-pactos ambientales que la disposi-ción en vertedero en las categoríasGWP (6,7-21,8 veces menor) y El(25,9-40,8 veces menor), ya que seevitan las emisiones de metano ylos lixiviados (Nuñez et al.,2007).

La Fertirrigación, es el sub-sistema que mas contribuye en lacategoría EI en todos los sistemasde cultivo, llegando a un 58,1% enel sistema M. Las sustancias quemás han contribuido a este impac-to son las emisiones al agua de ni-tratos, generadas por pérdidas deNO3- por lixiviación, ya que setrata de un sistema abierto. Estapérdida se debería mejorar y seríaaconsejable reducir al mínimo lasaportaciones.

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TECNOLOGIA DE PRODUCCIÓN I

Tabla 1: Impactos ambientales del cultivo al aire libredel cultivo al aire libre (AL), en invernadero de malla (M) e invernadero de malla

completo.Valores absolutos de los potenciales impactos ambientalescon nebulización (MN) resultantes del análisis del ciclo de vida

Categorías de impactoAgotamiento de recursos

abióticos

Acrónimo Uds. de medida AL M MN

5,23E+01AR Kg Sb eq. 2,40E+01 2,79E+01Acidificación Al Kg SO2 eq. 2,42E+01 2,21E+01 5,29E+01Eutrofización El Kg PO4-2 eq. 8,91E+01 5,76E+01 5,92E+01Calentamiento global GWP Kg CO2 eq. 1,15E+04 8,39E+03 1,17E+04Degradación del ozono

estratosférico ODP Kg CFC-11 eq. 2,61E-04 2,21E-04 3,98E-04Toxicidad humana HT Kg 1.4-DB eq. 4,52E+03 4,44E+03 5,05E+03Oxidación fotoquímica PO Kg C2H4 2,64E+00 2,05E+00 3,19E+00

En AL el impacto por fertili-zantes es relativamente mayor alreducirse mucho el impacto de laestructura y no contar con el sub-sistema "gestión de la nebuliza-ción". En este tratamiento son si-milares la contribución en las ca-tegorías Al, 29,5% y ODP. 28,8%,debido a óxidos de azufre (S0x)derivados de la fabricación de fer-

tilizantes. También tienen lugaremisiones de sustancias como Ha-Ion 1211 (CF2C1Br), y el Halon1301 (CF3Br), debido principal-mente a la electricidad y dieselconsumidos en la producción defertilizantes. Se deberá reducir eluso de fertilizantes haciendo ajus-tes entre el aporte y el consumo y,así, buscar criterios de gestión más

racionales en el suministro de nu-trientes al cultivo con el propósitode, además de reducir el impactoambiental, aumentar el aprovecha-miento de un recurso escaso CO()mes el agua (Antón, 2004).

La fabricación de plaguicidastiene un impacto mínimo. Sin em-bargo, y pese a no mostrarse en elpresente trabajo, su aplicación ad-

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AR Al El GWP ODP HT PO

Categorias de impacto

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1,0 1,12 1,21

PO

0,66

0,0AIR Al El GWP ODP HT

Categorias de impacto

I INDUSTRIA HORTÍCOLA

quiere importancia en las catego-rías de toxicidad humana y eco-toxicidad terrestre y acuática, puesen trabajos precedentes se ha mos-trado que su toxicidad supera losvalores mostrados por otros sub-sistemas en estas tres categorías(Antón, 2004).En cuanto a la ges-tión del cultivo (operaciones cul-turales), el porcentaje de impactoen las diferentes categorías es mí-nimo o nulo y su efecto es eclipsa-do por los anteriores subsistemas.

Los valores absolutos de im-pacto por categorías de cada siste-ma de cultivo se pueden observaren la tabla I, donde se aprecia queel sistema de cultivo en invernade-ro de malla con sistema de nebuli-zación genera un mayor impactoambiental en la mayoría de las ca-tegorías estudiadas (AR, Al, GWP,ODP, HT y PO) seguido del culti-vo al aire libre donde El es la ca-tegoría mas afectada, y del cultivoen invernadero de malla que pre-sentan un menor impacto en todaslas categorías. El uso de fertilizan-tes y el consumo de agua de riego(debido a la alta radiación existen-te y elevadas temperaturas) es ma-yor en aire libre que en invernade-ro. Este es el motivo de los altosvalores que presenta la categoríaEI. Si comparamos ambos inver-naderos de malla, se observa queMN ejerce una mayor presión am-biental respecto a M, debido a losaltos valores de impacto que gene-ra el sistema de nebulización. Paracomparar los tres tratamientos, seha tenido en cuenta la producciónque justificaría cada una de las ca-tegorías de impacto. En las figuras3, 4 y 5, se ilustra el ratio necesa-rio para igualar el impacto am-biental causado para cada una delas categorías. Si comparamos lostratamientos M y AL (figura 3), seobserva que el ratio siempre esmenor que 1 salvo para AR (1,16)donde tienen gran peso el impactode los materiales que constituyenla estructura. Como media la pro-ducción debería ser un 15% mayoren AL para justificar el impactoambiental generado frente a M.

En cuanto a los tratamientosMN y AL (figura 4). la relación

para todas las categorías exceptoEI, es superior a la unidad, llegan-do hasta 2,18 en el caso de AR yAl. Esto se debe a la alta presiónambiental ejercida por la gestiónde la nebulización junto con la es-tructura del invernadero. A igual-dad de otros factores, el cultivo eninvernadero de malla con sistemade nebulización debería producirun 41% más que el cultivo al airelibre para justificar el impacto am-biental generado por la estructuray la nebulización. En categoríascomo la eutrofización (0,66) enque tenía mas importancia el lixi-viado de nitratos, los efectos que-darían compensados. Si la compa-ración la realizamos sobre los dostratamientos bajo malla (figura 5),desde un punto de vista productivoquedaría justificado el uso de sis-temas de nebulización siempre quese pudiese obtener una producción60% superior a la producida en M.

ConclusionesDe la comparación entre las

diferentes alternativas propuestaspara la producción de judía verdedestaca el impacto ambiental ge-nerado por el cultivo en invernade-ro de malla con sistema de nebuli-zación. En relación a la infraes-tructura, se deben buscar agrosis-temas más beneficiosos ambiental-mente, reduciendo los impactoscausados por la estructura y elequipamiento mediante la utiliza-ción de materiales reciclados o demayor duración, ajustando las di-mensiones e intentando reducir almáximo los materiales utilizados(hormigón, acero, plásticos..). Encualquier caso la utilización de in-vernaderos de malla sí resulta am-bientalmente justificada frente alcultivo de judía verde al aire libre,pues las producciones son superio-res en invernadero (más del 15%).

Sin embargo, la adopción desistemas de climatización corno lanebulización (gran consumo deagua y electricidad) en las condi-ciones del estudio, estaría justifi-cada desde el punto de vista am-biental siempre y cuando la nebu-lización suponga un aumento enproducción del 60%. Se hace ne-

Ratio en cultivo bajo invernadero y aire libre.

Ratio para las diferentes categorías de impacto entreun cultivo bajo invernadero de malla (M) y al aire libre(AL). Comparación de indicadores ambientales para losdiferentes subsistemas y categorías: agotamiento de losrecursos abióticos (AR), calentamiento global (GWP,)destrucción del ozono estratosférico (ODP), acidificacióndel aire (Al), eutrofización (El), toxicidad humana (HT) yoxidación fotoquímica (PO).

Ratio en cultivo bajo invernadero de mallacon nebulización y al aire libre.

Ratio para las diferentes categorías de impacto entre uncultivo bajo invernadero de malla equipado con sistema denebulización (MN) y al aire libre (AL).Comparación de indicadores ambientales para losdiferentes subsistemas y categorías: agotamiento de losrecursos abióticos (AR), calentamiento global (GWP,)destrucción del ozono estratosférico (ODP), acidificacióndel aire (Al), eutrofización (El), toxicidad humana (HT) yoxidación fotoquímica (PO).

• 69 -MAYO 2009

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TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN I

Ratio en cultivo bajo invernadero demalla con nebulización y al aire libre.

Ratio para las diferentes categorías de impacto entre uncultivo bajo invernadero de malla equipado con sistemade nebulización (MN) y bajo invernadero de malla (M).Comparación de indicadores ambientales para losdiferentes subsistemas y categorías: agotamiento de losrecursos abióticos (AR), calentamiento global (GWP,)destrucción del ozono estratosférico (ODP), acidificacióndel aire (Al), eutrofización (El), toxicidad humana (HT) yoxidación fotoquímica (PO).

3,02,40

2,5

2,01,88 ,80

1,561,5 ,39 —

1,14*

o 1,0co 1,0

0,5

0,0AR Al El GWP ODP HT PO

Categorias de impacto

cesario estudiar estrategias de manejo que impliquen meno-res consumos de agua en nebulización así como el efecto enla calidad del fruto.

En la fertirrigación se debería reducir los lixiviados. Altratarse de un sistema abierto, se debe reducir el uso de fer-tilizantes haciendo ajustes entre el aporte y el consumo. Sedeben buscar criterios de gestión más racional en el sumi-nistro de nutrientes al cultivo, especialmente nitratos, con elpropósito de reducir el impacto ambiental y de aumentar elaprovechamiento de un recurso escaso, como es el agua(Antón, 2004).

La gestión de los residuos es uno de los principalesproblemas que adquieren máxima importancia en los impac-tos de calentamiento global. El depósito en vertedero de re-siduos verdes produce un aumento considerable de las emi-siones de metano (CH4) al aire. Una alternativa, sería llevarlos residuos a plantas de reciclado y compostaje.

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