Utilización del Análisis del ciclo de vida en la evaluación del impacto ambiental del cultivo bajo invernadero mediterráneo

Abstract

L'objectiu principal d'aquesta tesi és la identificació i quantificació de les càrregues ambientals associades al cultiu de tomàquet sota hivernacle. Per a dur a terme aquesta quantificació s'utilitza la metodologia de l'Anàlisi del Cicle de Vida (ACV). El treball s'ha estructurat en set capítols.<br/>Els tres primers tenen un caràcter introductori. En el capítol 1 es revisen els antecedents i s'especifiquen els objectius. En el capítol 2 es fa una breu ressenya històrica de l'ús dels hivernacles descrivint el seu funcionament i les tècniques de conreu més comunes. La tesi es centra en l'hivernacle anomenat Mediterrani que és el propi de regions càlides o temperades. Es caracteritza per presentar coberta plàstica i, normalment, no disposa de calefacció. Rep aquest nom Mediterrani per a diferenciar-lo de l'hivernacle original de les regions europees més fredes. Aquests darrers acostumen a tenir com a material de coberta el vidre i disposen de calefacció. El capítol 3 consisteix en una descripció de la metodologia pròpia dels estudis d'ACV. D'acord amb la normativa ISO 14040, un projecte d'ACV pot dividir-se en quatre fases: objectius i abast de l'estudi, inventari, anàlisi de l'impacte i interpretació. S'explica cadascuna d'aquestes fases, fent esment de les categories d'impacte i indicadors que s'utilitzaran i les limitacions que comporta l'ús d'aquesta metodologia encara en fase de desenvolupament. <br/>El capítol 4 és el nucli central d'aquesta tesi i en ell es realitza l'ACV del procés de cultiu de tomàquet sota hivernacle. L'anàlisi dels resultats s'ha estructurat en dues parts: en la primera s'analitzen les càrregues ambientals generades pel cultiu hidropònic amb recirculació de lixiviats.<br/>Aquestes càrregues s'associen a les diferents categories d'impacte seleccionades. En la segona s'avaluen diferents alternatives de maneig de les tècniques de cultiu. L'anàlisi ha donat lloc a l'elaboració d'unes recomanacions destinades a la millora del cultiu sota hivernacle des del punt de vista ambiental. Entre aquestes, destaquen les relatives al tipus de material emprat en l'estructura i en els equips auxiliars, a la gestió de la fertilització i al tractament dels residus generats. <br/>Els dos següents capítols es dediquen a aspectes metodològics. En el capítol 5 s'estudia la toxicitat potencial dels plaguicides, comparant diferents models emprats per al seu càlcul.<br/>Posteriorment aquests models s'apliquen a l'avaluació de explotacions gestionades seguint criteris de control químic o integrat. S'han utilitzat dos mètodes, CST i USES-LCA per avaluar l'impacte de l'aplicació dels plaguicides. Una estratègia de control de plagues i malalties basada en control integrat presenta una tendència més baixa de toxicitat, que obeeix, principalment, al menor ús d'insecticides.<br/>El capítol 6 s'ha dedicat als indicadors d'impacte ambiental utilitzats en l'anàlisi de l'ús del sòl. S'han revisat les metodologies proposades per diferents autors analitzant-se la problemàtica que es pot derivar de la seva aplicació. Les metodologies descrites avaluen aquest impacte de manera parcial i es troben fortament condicionades per la disponibilitat de dades.<br/>El capítol 7 recull les conclusions generals referides, d'una banda a la detecció del aspectes ambientalment febles del cultiu en hivernacle i, de l'altra, a la adopció de la metodologia de l'ACV per al seu ús en els processos agrícoles, en general, i la horticultura protegida, en particular.<br/>Finalment es recomanen futures línies d'investigació.

El objetivo principal de esta tesis es la identificación y cuantificación de las cargas ambientales asociadas al cultivo de tomate bajo invernadero. Para llevar a cabo esta cuantificación se utiliza la metodología del Análisis del Ciclo de Vida (ACV). El trabajo se ha estructurado en siete capítulos.<br/>Los tres primeros tienen un carácter introductorio. En el capítulo 1 se revisan los antecedentes y se especifican los objetivos. En el capítulo 2 se hace una breve reseña histórica del uso de los invernaderos describiéndose su funcionamiento y las técnicas más comunes de cultivo en ellos. La investigación se centra en el invernadero llamado Mediterráneo que es aquel propio de regiones cálidas o templadas. Se caracteriza por presentar cubierta plástica y, normalmente, no dispone de calefacción. Se le denomina Mediterráneo para diferenciarlo del invernadero original de las regiones europeas más frías. Estos últimos acostumbran a tener como material de cubierta el vidrio y disponen de calefacción. El capítulo 3 consiste en una descripción de la metodología propia de los estudios de ACV. De acuerdo con la normativa ISO 14040 un proyecto de ACV puede dividirse en cuatro fases: objetivos y alcance del estudio, inventario, análisis del impacto e interpretación. Se analiza cada una de estas fases detallándose las categorías de impacto e indicadores que se utilizarán y las limitaciones que conlleva la utilización de esta metodología que se encuentra aún en fase de desarrollo.<br/>El capítulo 4 es el núcleo central de esta tesis y en ella se realiza el ACV del proceso de cultivo de tomate en invernadero.<br/>Los dos siguientes capítulos se dedican a aspectos metodológicos. El capítulo 5 se detiene en el análisis de la toxicidad potencial de los plaguicidas, comparando diferentes modelos usados para su cálculo. Posteriormente dichos modelos se aplican en la evaluación de explotaciones gestionadas siguiendo criterios de control químico o integrado. Se han utilizado dos métodos, CST y USESLCA para evaluar el impacto de la aplicación de los plaguicidas. Una estrategia de control de plagas y enfermedades basada en control integrado presenta una tendencia más baja de toxicidad, que obedece, principalmente, al menor uso de insecticidas.<br/>El capítulo 6 se ha dedicado a los indicadores de impacto ambiental utilizados en el análisis del uso del suelo, para ello se han revisado las metodologías propuestas por diferentes autores analizándose la problemática que puede derivarse de su aplicación. Las metodologías presentadas evalúan este impacto de manera parcial y se hallan fuertemente condicionadas por la disponibilidad de datos.<br/>Por último, en el capítulo 7 se recogen las conclusiones generales del trabajo derivadas por un lado de la detección de los puntos ambientalmente débiles del cultivo en invernadero y, por el otro los correspondientes a la adaptación de la metodología del ACV para su uso en los procesos agrícolas en general y en la horticultura protegida en particular. Asimismo, se recomiendan líneas futuras de investigación.

The aim of this thesis is the identification and quantitative evaluation of the environmental damages associate to greenhouse tomato crop. Life Cycle Assessment (LCA) is the tool used to identify the environmental burdens related to this process. This study has been structured in seven chapters.<br/>The first three chapters are introductories. Chapter 1 presents the state of the art and specify the main objectives of the research. Chapter 2 provides an overview of the greenhouse history.<br/>Operations and more common crop techniques are explained. The research is focused in Mediterranean greenhouses, which are located in warm and temperate areas, and they are mainly based on low technology with a plastic cover and, usually, without heating. It is called Mediterranean to differentiate it of the glasshouse from Northern areas where glasshouses are made of glass and use heating systems. Chapter 3 consists in the description of the methodology of LCA studies. According to ISO standardisation guidelines an LCA study can be divided into four steps: goal and scope definition, inventory analysis, impact assessment, and interpretation. Each one of these steps is analysed. Impacts categories used are detailed and also limits of the proposed methodology are revised.<br/>Chapter 4 outlines the core issue of this thesis. LCA is used to analyse and evaluate the process of greenhouse tomato crop. The assessment of the results have been structured in two parts: at the first one environmental loads generated by hydroponics closed systems are analysed. These loads are associated to the different impacts categories chosen. At the second part different greenhouse crop production systems are evaluated. Therefore, the most important environmental damages are found and consequently the best technologies can be applied in order to mitigate them.<br/>Improving the materials of structures and auxiliary materials are advised. More rational management criteria in the supply of nutrients to the crop will have to be found. And also wastes management is of extreme importance.<br/>Two next chapters are dedicated to methodological aspects. Chapter 5 evaluates the potential toxicity of pesticides comparing different models that are used in its calculation. Later on, these models are applied in the assessment of different tomato greenhouse crop settings that are using chemical (CPM) or integrated (IPM) pest management. Two methods, CST and USES-LCA, are used to calculate the impact of pesticides. Impact scores have in general shown a higher level of potential contamination in greenhouses treated with CPM compared to IPM. Nevertheless, relative impacts have been shown highly dependent on the selection of specific pesticides. This means that both CPM and IPM could be improved by a careful selection of pesticides. <br/>Chapter 6 presents a review of different methods proposed to assess the environmental impacts of land use and analyse problems derived from their application. Methods applied solve the problem partially and are strongly conditioned by the availability of data. <br/>Chapter 7 draw the general conclusions related on one side to the detection of the weak points from the environmental point of view of the greenhouse crops, and on the other side to the LCA methodology applied in agriculture process and protected horticulture specifically. Finally, recommendations for further research are given.