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INTRODUCCIÓN
A principios del último siglo, el hombre comenzó a desarrollar toda una nueva base energética, sobre el uso del carbón, el petróleo y otras fuentes de energía, para complementar la energía solar. Grandes cantidades de energía, cuya acumulación era el resultado de cientos de millones de hectáreas de energía solar, de repente se convirtieron en fuentes de energía disponibles para el hombre 1. Después de más de cinco décadas de trabajo en ecología y teoría general de sistemas, este autor ha propuesto un método biofísico, basado en el análisis de la energía con memoria, denominado Emergía, para llevar de una manera correcta, la contabilidad de los servicios, que proveen los ecosistemas de forma gratuita.
El primer enunciado formal de lo que posteriormente se daría en llamar emergía, se produjo a través de la siguiente reflexión “La energía se mide en calorías, btu, kWh y otras unidades incontrovertibles, pero la energía tiene una escala de calidad, que no es capturada por esas medidas. La capacidad para desarrollar trabajo para el hombre, depende de la calidad y la cantidad de energía y se mide mediante la cantidad de energía de una menor calidad necesaria, para desarrollar energía de un mayor grado de calidad. La escala de la energía va, desde la energía solar diluida destinada a la producción primaria, el carbón, del carbón al petróleo, a la electricidad, hasta los esfuerzos de procesamiento y computación humanos” 2. Entre 1986 y la actualidad, la metodología emergética ha venido desarrollándose, a la vez que la comunidad de investigadores se expandía y se presentaban nuevas aplicaciones de la metodología, en sistemas combinados hombre-naturaleza, lo que se ha convertido, a su vez, en nuevos desafíos. La madurez de la metodología, ha derivado en definiciones conceptuales y nomenclaturas más rigurosas, así como un refinado en los métodos de cálculo de las transformicidades.
El análisis emergético propuesto por Howard T. Odum, constituye una metodología válida, de la evaluación integral y sistémica de los ecosistemas, la cual estima los valores de emergías incorporados en los productos, procesos y los servicios ambientales, así como el impacto de las actividades antrópicas en los ecosistemas 3-7. Países en Latinoamérica y el mundo, han logrado resultados satisfactorios al utilizar el análisis emergético, como vía para solucionar problemas en los que se entremezclan, los elementos, tanto naturales como socioeconómicos, para la evaluación integral y sistémica de los ecosistemas siendo Brasil, uno de los más fieles exponentes de estos estudios.
En la actualidad, el empleo de esta metodología, cobra una importancia trascendente; sin embargo, la investigación en Cuba es aún incipiente, ya que solo se cuenta con la experiencia acumulada de algunos autores 8, para el emprendimiento de trabajos de similar magnitud.
Generalidades y conceptualización
Indistintamente se han manejado los términos: Emergía, Metodología Emergética, Síntesis Emergética, Análisis Emergético o Metodología Síntesis Emergética. El concepto en sí, ha generado multitud de controversias, dentro de muchas comunidades académicas, entre ellas la Ecología, Termodinámica y Economía 9-14. Para evitar confusiones con otras formas de análisis y definir rigurosamente los conceptos, se ha desarrollado toda una nomenclatura energética, que define los términos, simbología, abreviaturas, unidades, indicadores e índices, usados en las evaluaciones emergéticas.
La emergía es una herramienta, que puede ser utilizada para comparar la obra de la naturaleza con la de los humanos, sobre una base justa y equitativa 15. Asevera este autor, que es la suma de toda la energía de una forma necesaria para desarrollar un flujo de energía de otra forma, en un período de tiempo dado 15; dicho de otra forma, es la energía útil de una determinada forma, usada directa o indirectamente para generar un determinado producto o servicio. Su unidad es el emjulio energético y al usarla se pueden poner sobre una base común, la luz solar, los combustibles, la electricidad y los servicios humanos, expresándolos en emjulios de energía solar, que cada uno de ellos requiere para ser producidos. Existen otras definiciones, pero en general, la emergía tiene en cuenta diferentes formas de energía y recursos (e.g. luz del sol, agua, combustibles fósiles, minerales, entre otros). Cada una de estas formas de energía, se produce a través de procesos de transformación en la naturaleza y tiene una determinada capacidad para realizar trabajo, tanto en sistemas ecológicos como humanos. El reconocimiento de esas diferencias en “calidad”, es un concepto clave en la metodología de la Emergía.
Expresando el valor de los productos en unidades de emergía, es posible comparar los diferentes tipos, usando la transformidad 16,17. La emergía, expresa el costo de un proceso o un producto, en equivalentes de energía solar, considerando que es nuestra fuente de energía final.
La metodología síntesis de emergía evalúa los recursos y servicios en los sistemas ecológicos y económicos, sobre una base energética común y cuantifica el trabajo ambiental directo e indirecto, para generar un recurso o un servicio. Algunos autores 18,19, nombraron así esta metodología por ser un enfoque que intenta el entendimiento del todo, de un sistema y su relación con los sistemas circundantes, en vez de la disección y fragmentación que se realiza en un análisis. Otros autores han podido constatar que la síntesis emergética da una imagen comprensible de las contribuciones ambientales a un producto o servicio 20, debido a que en una misma unidad es capaz de integrar el flujo de materia, energía y capital 18.
La emergía solar, es la energía solar consumida directa o indirectamente, para hacer un producto o realizar un servicio y su unidad es el emjulio solar (“solar emjoule” o sej, en inglés). Para evaluar todos los flujos y almacenamientos sobre una referencia común, se usa la emergía solar 21,22, que ha sido definida con anterioridad. El flujo de energía que soporta cada fuente de importancia, se expresa en unidades de emergía solar.
La evaluación en términos emergéticos del uso de insumos y recursos económicos, es relativamente fácil, aunque en el caso de los recursos naturales, se requiere un esfuerzo mayor para obtener los valores de los flujos de materia y energía y sus respectivos factores de conversión a flujos de emergía. En análisis emergéticos las variables ambientales, sociales y económicas son incluidas, así como los índices son calculados como herramientas de comparación para diferentes sistemas 23. A pesar de sus ventajas, el análisis emergético ha recibido algunas críticas, en particular de parte de los economistas, por el hecho de ignorar la valoración humana de los bienes y servicios 24; sin embargo, la cuantificación de emergía apunta a proveer un valor egocéntrico de los productos y procesos ecológicos 15.
Las bases teóricas y conceptuales de la metodología emergética, se encuentran en la termodinámica, la ecología de sistemas 25 y la teoría general de sistemas 26. Existen dos publicaciones clave que sirven para entender la historia de esta teoría durante sus primeros 30 años: el libro de H.T Odum “Environmental Accounting” 18 y el volumen editado por C.A.S. Hall titulado “Máximum Power” 27.
Al inicio de los años 50, Odum observó la calidad de la energía a partir de los resultados de sus investigaciones y modelos de simulación de los ecosistemas y la naturaleza 28-30, entre otros, en los que manejaba diferentes formas de energía a diferentes escalas. Sus investigaciones sobre los flujos de energía en los ecosistemas y las diferencias en el potencial de trabajo de la luz del sol, las corrientes de agua dulce, los vientos, las corrientes oceánicas, e incluso, los combustibles fósiles pusieron en evidencia que cuando dos o más fuentes de energía dirigen un sistema, estas no se pueden añadir sin convertirlas primero a una medida común, que tenga en cuenta no sólo su cantidad sino también su calidad. Este razonamiento conducía al concepto de “energía de un determinado tipo” con el nombre de “coste energético” 31.
Síntesis de emergía: punto de partida como un nuevo campo de estudio
El punto de partida de la síntesis de emergía como un nuevo campo de estudio, radica en que se pueden comparar diferentes tipos de energía, utilizando factores de conversión que muestran la cantidad de tipos de energía equivalentes. En base al principio de “flujo máximo de energía” 32, se propuso una nueva ley de la termodinámica, en base al principio de empoder máximo, que es la velocidad de flujo de emergía de forma análoga a poder, que es a su vez, la velocidad de variación de la energía 1,22.
Lenguaje emergético
Resultan de gran importancia el conocimiento y el dominio del lenguaje y la nomenclatura, referidos al tema objeto de estudio. En este empeño, es obligado apegarse a la simbología utilizada por Odum, para lo cual se hace referencia, al artículo titulado, “Emergía (con “m” mesmo) e o sistema embalagem idéias para modelagem utilizando a análise energética” 33, en el cual se visualizan los principales símbolos del diagrama de energía (Figura 1) 18,34,35, aunque los mismos han sido utilizados desde 1965.
Una vez adquirido el conocimiento acerca del lenguaje, se puede emplear esta herramienta en diferentes áreas de investigación.
Para transformar los flujos de materia, energía y capital, en emergía expresada en una moneda común (como los emjoules solares), se necesita información adicional. Este factor adicional es la transformidad, que se define como la emergía de un tipo requerida para hacer una unidad de energía de otro tipo 36.
Utilidad de la metodología emergética como herramienta para evaluar sostenibilidad
La síntesis emergética ha resultado ser una valiosa herramienta, para evaluar el desempeño de los ecosistemas agrícolas, en cuanto al consumo de recursos durante el proceso productivo y la eficiencia resultante 14.
A partir de las variaciones registradas de los indicadores emergéticos en el tiempo, se pueden ilustrar tendencias sobre el funcionamiento de los ecosistemas. Se han llevado a cabo estudios basados en la síntesis emergética que exploran, desde una perspectiva histórica, el consumo de bienes ecológicos y económicos de ecosistemas agrícolas 37.
Para la utilización y el análisis de esta metodología se siguen los siguientes pasos: (a) elaboración del diagrama sistémico; (b) elaboración de la tabla de evaluación energética; (c) cálculo de los índices emergéticos; (d) interpretación de los resultados 18.
El diagrama y los flujos de energía, pueden ser útiles para una mejor comprensión de las leyes de la termodinámica. Su propósito es desarrollar un inventario crítico de los procesos, reservas y flujos que son “impulsores” importantes del sistema y son, por tanto, necesarios para la evaluación. Cualquier porción del universo puede considerarse como un sistema o una entidad, formada por unidades o componentes interdependientes que interactúan entre sí y funcionan como una entidad integrada, usando los símbolos de la teoría general de sistemas 38.
El diagrama debe estar siempre referido a un sistema superior (aproximación “menor detalle-mayor detalle”), ya que permite dar un panorama más claro de la organización del sistema y una vez elaborado podrá realizarse el cálculo energético de cada flujo para hallar su equivalente emergético.
Los datos de los flujos que entran a los límites del sistema se hallan en unidades energéticas (julios) o específicas (gramos) generalmente anuales (j/año o g/año). Estas unidades se multiplican por su respectiva transformidad para obtener su emergía y, posteriormente se suman, para obtener la emergía total y calcular los respectivos índices emergéticos 39. El objetivo de la construcción del diagrama sistémico, es representar visualmente el sistema estudiado, con todas las entradas (sean ellas de los recursos de la naturaleza o de la economía), flujos internos, pérdidas y salidas (en la forma de energía, productos, dinero, etc.). Ello representará, lo más real posible, el sistema estudiado, expresando toda su complejidad y constituye la base para realizar el análisis emergético de los sistemas estudiados, para lo cual se utiliza la simbología propuesta por Odum 18.
Para la elaboración de este diagrama o modelo cualitativo de los sistemas se toman en consideración los recursos de la naturaleza (I), recursos renovables (R) y no-renovables (N), los recursos de la economía (F), materiales (M) y servicios (S), en la Figura 2 se muestra el modelo de diagrama a utilizar.
Es posible presentar los diagramas sistémicos de los flujos de emergía de los diferentes sistemas, pues a partir de ellos se analiza de forma cualitativa la totalidad de fuentes de emergía que entran, las que salen y los flujos internos que confluyen en los mismos, al depender estos de los recursos de la naturaleza. Importante es lograr un buen aprovechamiento de la fijación biológica de nitrógeno, la captura de carbono y tener en cuenta la movilización de minerales en el sistema, pudiendo disponer de amplia diversidad y cantidad de biota en el suelo, así como poseer la cantidad de especies vegetales capaces de almacenar el recurso carbono (CO) de la naturaleza, a través de la fotosíntesis.
Es por ello que la inclusión de árboles y arbustos en los ecosistemas agrícolas constituye una opción válida y necesaria, que ha tomado interés e importancia para la producción y protección de los agroecosistemas en el trópico y en especial en los países latinoamericanos, cuyos resultados se sustentan en el incremento de la productividad y calidad de vida de los productores 8.
El segundo paso se refiere, a la preparación de una tabla de evaluación energética (Tabla 1) y para ello se tienen en cuenta los flujos de recursos, trabajo y energía, a partir del diagrama previamente elaborado. Los datos sobre los flujos de entrada que cruzan los límites, se convierten en unidades emergéticas y entonces se suman para obtener la emergía total que dirige el sistema. Estos flujos por unidad de tiempo (habitualmente por año), se presentan en una tabla como elementos separados, realizando los cálculos de los componentes (energía solar, mareas, electricidad, lluvia, etc.) con la respectiva cantidad de emergía.
Tabla 1 Modelo de una tabla energética
| Nota | Contribuciones | Valor numérico | Unidad transformación | Flujos de energía |
|---|---|---|---|---|
Para la estimación de los índices también se utiliza el software Emtable, el cual posee diferentes módulos (hojas de cálculos), en los que introducen las informaciones básicas para los cálculos y estas serían las que se exponen a continuación:
Informaciones generales de la unidad productiva estudiada
Recursos renovables y los no-renovables de la naturaleza
Materiales de la economía, con sus respectivas renovabilidades
Financiamiento
Infraestructura
Servicios de la economía, sea de la familia o los contratados, con sus respectivas renovabilidades
Productos de las labranzas, sea para la venta o para el autoabastecimiento
Productos del Área de Preservación Permanente y Reserva Legal, bienes y servicios generados en las dos áreas
Subproductos, salidas indeseadas de los sistemas
Resultados: donde la planilla calcula los flujos de emergía
Gráficos
En cuanto a los índices emergéticos, estos se calculan a partir de los flujos de energía y son utilizados para evaluar el grado de utilización de los recursos en los sistemas. Entre los índices más utilizados y sus respectivas ecuaciones se encuentran Transformicidad y Renovabilidad.
La Transformicidad, es la cantidad de emergía introducida por unidad de energía útil generada y se determina mediante la ecuación:
La transformicidad de la luz solar absorbida por la Tierra es 1.0 por definición.
La Renovabilidad, es la relación entre la energía renovable y el uso total de emergía, donde se expresa el porcentaje del total de emergía usada que es renovable. Este índice, responde a la ecuación,
Entre otros índices podemos mencionar, razón de rendimiento emergético, razón de inversión emergética, razón de carga ambiental y razón de intercambio emergético
Ejemplos que demuestran la utilidad del empleo de la metodología del análisis emergético
En la actualidad, algunos países utilizan esta herramienta para evaluar la sustentabilidad de sus sistemas con muy buenos resultados.
En Colombia, se investigaron modelos, que permiten una contabilidad ambiental, que integra ecosistemas naturales y urbanos, hallándose en la síntesis emergética, la propuesta más novedosa, basada en los conceptos de la termodinámica 39.
La experiencia demostró que es posible valorar sistemas urbanos con el método de la síntesis emergética, permitiendo diferenciar entre economía ambiental y economía ecológica, dando valor a los recursos naturales en conjunto con todo el sistema económico y social en una sola contabilidad y así direccionar las áreas de sostenibilidad con el cálculo de índices emergéticos para la toma de decisiones en políticas públicas.
En Argentina, la experiencia consistió, en un análisis histórico de un ecosistema agrícola, con el objetivo de evaluar el patrón de desempeño de las diferentes alternativas. El Indicador de sustentabilidad emergética (ESI), el cual es una medida agregada de la contribución potencial al sistema económico (EYR) por unidad de presión ejercida en el sistema local (ELR), se calcula mediante la fórmula.
En caso de Brasil 8, se hace una valoración del grado de utilización de los recursos y sustentabilidad, en dos sistemas de producción. Los índices utilizados fueron: Transformidad, Renovabilidad, Razón de Rendimiento Emergético, Razón de Inversión Emergética, Razón de Carga Ambiental y Razón de Intercambio Emergético.
Estos ejemplos demuestran que el empleo de la metodología de análisis emergético, resultó ser una herramienta eficaz, para evaluar la sustentabilidad en agroecosistemas.
CONCLUSIONES
Todo lo antes expuesto corrobora la importancia de utilizar herramientas metodológicas, que propician un mayor acercamiento al desarrollo sustentable.
Es indiscutible el hecho de que muchos países ya utilizan la metodología de síntesis emergética, con el fin de la implementación de propuestas cada vez más cercanas a la realidad de un sistema de recursos naturales orientadas a una gestión integrada.
A consideración de la autora, sería de gran utilidad la implementación en Cuba, de la metodología análisis emergético, como herramienta para contabilizar la utilización de los recursos y evaluar sustentabilidad en agroecosistemas, específicamente en aquellos que están insertados en el sector cooperativo y campesino, los cuales son más factibles de manejar por representar pequeñas y medianas empresas.
