RESUMEN. La caña de azúcar (Saccharum officinarum) es una planta herbácea de la familia de las gramíneas o poáceas, el grupo vegetal de mayor importancia en términos alimenticios para los seres humanos. A ella pertenecen especies como el trigo (Triticum spp.), el maíz (Zea mays), el arroz (Oryza sativa), el sorgo (Sorghum vulgare), la cebada (Hordeum vulgare) y el centeno (Secale cereale), entre otros.
La mayor parte de la producción de la caña de azúcar se consume en alguna de sus formas industrializadas, por lo que la producción tiene un nexo casi indisoluble con su agroindustria.
Su domesticación y uso se remontan a más de 3,000 años de antigüedad, aunque su demanda masiva como endulzante de bebidas y alimentos comenzó en Europa en el siglo VIII d.C. En los siglos subsecuentes y con el descubrimiento de América, la creciente demanda fue satisfecha con el cultivo en grandes extensiones del nuevo continente.
El valor que alcanzó el azúcar de caña y la falta de regulación en su comercialización propiciaron, a la par de fenómenos como sequías e inundaciones y, disturbios políticos y crisis económicas, abruptos incrementos y caídas en los precios del azúcar.
En las últimas décadas del siglo XX, algunos de los principales consumidores del azúcar eran las industrias refresquera y de confitería, los que hartos de la inestabilidad de los precios, optaron por el uso de productos sustitutos en sus fórmulas, como el jarabe de alta fructuosa de maíz.
En lo referente al consumo directo, se ha gestado un cambio en los patrones de consumo por productos bajos en calorías, por lo que muchos consumidores han comenzado a optar por sustitutos artificiales del azúcar y más recientemente por derivados naturales como el azúcar de Stevia y el fruto del monje.
Todo ello ha propiciado la caída del consumo per cápita de azúcar de caña, y la demanda agregada se ha mantenido sólo por la explosión demográfica de algunos países de bajos ingresos, principalmente de Asia.
En México, esta problemática se ha visto agravada por la falta de políticas que fomenten el desarrollo sustentable de esta industria. Como consecuencia, se ha experimentado una paulatina pérdida de la productividad en las últimas décadas, por lo que la producción se ha mantenido a través de constantes incrementos en la superficie cultivada, con los impactos en los servicios ecosistémicos que ello conlleva.
Aunado a ello, factores como la escasa diversificación de la producción, y la pérdida de competitividad de la industria cañera mexicana en el entorno internacional, ha propiciado el cierre paulatino de ingenios, la acentuación del oligopolio y la incursión de la inversión extranjera.
El caso de la industria cañera en San Luis Potosí es particularmente preocupante, ya que cuenta con la productividad en campo más baja de las 15 entidades productoras. Tres cuartas partes de sus terrenos no cuentan con riego y la precipitación en la región no es suficiente para que el cultivo se desarrolle de forma óptima. Además, la mayor parte de sus plantaciones son viejas (en resoca), y más del 70% se encuentra cultivada con variedades desarrolladas hace más de 50 años.
No obstante, si bien el factor socioeconómico no se ha atendido, al tema del impacto ambiental se le ha conferido aún menos importancia. Prueba de ello son las prevalecientes prácticas en los sistemas productivos e industriales que afectan los servicios ecosistémicos a diferentes escalas.
Uno de ellos es la cosecha por el método de quema o mejor dicho, de doble quema, ya que se realiza un primer incendio previo a la cosecha con el objetivo de reducir costos y otro posterior a esta, con la idea de eliminar residuos de plagas y enfermedades e incrementar la productividad del siguiente ciclo (aunque se ha comprobado que esta práctica es más perjudicial que benéfica).
En México, se continúa realizando esta práctica en una importante proporción de la superficie cañera. En San Luis Potosí, durante la zafra 2021-2022, se quemó más del 70% de la superficie cosechada. Actualmente existen métodos confiables que complementan la información estadística en la ubicación de la superficie que se quema y el grado de severidad de los incendios.
Algunos de estos métodos son los índices espectrales como el NBR (Índice Normalizado de Severidad de Quema), el cual se utilizó en esta investigación para corroborar la información estadística de CONADESUCA, concluyendo que, existen diversos factores como la superficie cosechada; la productividad, traducida en toneladas por hectárea; el método de quema y la severidad de la misma, entre otros, que determinan la caña que se quema y con ello, la calidad del aire.
Sin embargo, esta no es la única actividad que implica procesos de combustión; también está el afluente de vehículos de carga pesada durante la temporada de zafra y la quema de combustibles fósiles y bagazo de que caña que realizan los ingenios azucareros durante su proceso de industrialización, entre otros. Cuando se realizan estos procesos se emite una importante cantidad de contaminantes del aire que produce diversas afectaciones para el ambiente y la salud humana.
Uno de estos contaminantes es el carbono negro (BC), un contaminante atmosférico de vida corta, capaz de retener la luz, absorberla y transformarla en calor. Al ser el segundo precursor de cambio climático y estar asociado a otros contaminantes que afectan la salud de los seres humanos, se considera un importante indicador para el ambiente y la salud humana.
Durante la COP 21, México estableció una meta no condicionada de reducción de 22% de sus gases de efecto invernadero (GEI) y de 51% de su BC, para el año 2030. Con el objeto de monitorear el avance en el cumplimiento de sus metas, el Instituto Nacional de
Ecología y Cambio Climático (INECC) realiza el Inventario Nacional de Gases y Compuestos de Efecto Invernadero (INGYCEI), utilizando como principal método de estimación, los factores de emisión.
Según este método, las emisiones nacionales de BC se redujeron en 16.4% entre 2013 y 2021; sin embargo, esta tasa resulta insuficiente para contribuir efectivamente al logro de las metas comprometidas en la COP21.
Asimismo, se pudo observar que al menos 90% de las emisiones provienen de los ingenios azucareros, y que la región Golfo, integrada en su mayoría por municipios de Veracruz, es la más contaminante del país.
Por su parte, la región noreste, en donde se encuentra San Luis Potosí, la superficie industrializada creció 8.1% pero los rendimientos sufrieron una importante caída; en campo la productividad se redujo en 22.5% mientras que la agroindustrial fue 22.7% menor. Por lo anterior, la producción de azúcar de la región cayó en 17.1%. En lo referente al impacto ambiental, los ingenios de esta región redujeron el uso de combustóleo en 7.2% pero continúan siendo los que más lo utilizan (60% del total del sector). La cosecha por el método de quema descendió en 18.4% y el BC emitido se incrementó en 14.6% para alcanzar las 4,238 toneladas en 2021.
A través de diversas investigaciones, los factores de emisión se han vuelto cada vez más específicos, lo que ha contribuido al incremento en la certidumbre de las estimaciones del inventario. No obstante, a la par han surgido técnicas y metodologías que permiten verificar la información obtenida con los cálculos. Por ejemplo, actualmente existen diversos satélites equipados con sensores para el monitoreo ambiental que permiten el acceso a sus productos, en tiempo cuasi real.
Con técnicas como el análisis multicriterio se pueden combinar y ponderar índices e imágenes de satélite para crear índices de calidad ambiental (ICAs) que, con una mayor cantidad de argumentos, robustecen los resultados obtenidos.
Esta técnica se aplicó para la zona de abasto de los ingenios establecidos en San Luis Potosí, durante la cosecha 2021-2022. A través del uso de los índices NBR y EVI (Índice de Vegetación Mejorado), la variable temperatura del suelo (TS) y las imágenes MERRA- 2 de monitoreo de BC, se propuso un Índice de Calidad Ambiental (ICA).
Durante el mes de enero de 2022, cuando se alcanzó el pleno de la zafra, se obtuvo el peor ICA, ya que se tuvo la mayor concentración de BC, el mayor NBR y el EVI más bajo. Durante el resto de los meses de la zafra, el ICA no rebasó el nivel de regular, pero se incrementó hasta llegar a niveles buenos, posterior a su culminación.
También se pudo apreciar una diferencia en el ICA en las diferentes áreas de abasto de los ingenios; lo cual está relacionado con las características de los distintos procesos agrícolas y agroindustriales, como el método de cosecha (por quema o en verde); la modernización de maquinaria y equipo del ingenio; así como la incorporación de equipo para reducir la emisión de contaminantes, como los filtros en las chimeneas, entre otros.
Con todo y lo anterior, la afectación de los servicios ecosistémicos ocasionados por la industria cañera no se limita al aire, sino que también incluye el suelo, el agua, la biodiversidad y diversos aspectos del bienestar humano, por mencionar algunos.
Todas estas afectaciones se pueden traducir en impactos cuantificables. A través de su categorización se pueden homogeneizar las unidades y asignarles un costo económico estimado. Por ejemplo, se encontró que el ciclo de vida de la caña de azúcar afecta siete servicios ecosistémicos: calentamiento global, acidificación de suelo y agua, eutrofización, agotamiento de combustibles fósiles, toxicidad humana y ecotoxicidad de agua dulce y salada. Investigadores de diversos países han sentado las bases para estimar los costos por la afectación de estos servicios, con diferentes enfoques.
En esta investigación se realizó una aproximación de la estimación de costos con dos enfoques; el primero referido a la afectación en la salud humana por la exposición directa a la contaminación del aire, tomando como estudio de caso la población de Ciudad Valles, San Luis Potosí, expuesta a BC. Se estimó un costo aproximado de 517 mil dólares cuando la concentración de BC excede en una unidad la concentración máxima de referencia de la Organización Mundial de la Salud (OMS), cuando la población total de Ciudad Valles ha estado expuesta. Además, se crearon escenarios en donde se varió la concentración del BC, la población expuesta y la proporción de BC contenida en las partículas PM2.5.
En el segundo enfoque, se estimaron los costos ocasionados por la pérdida de servicios ecosistémicos de las zonas cañeras que abastecen a los cuatro ingenios que operan en el estado de San Luis Potosí, durante la etapa de producción del ciclo de vida de la caña de azúcar. Bajo este enfoque, el costo estimado fue de 642 millones de dólares.
Se concluye que la industria cañera de México y particularmente la de San Luis Potosí se encuentra en una crisis multifactorial caracterizada por reducción de la demanda, pérdida de la competitividad en el entorno internacional, baja productividad y escasa diversificación de la producción. Además, la industria resulta de alto impacto ambiental, afectando diversos servicios ecosistémicos y ocasionando costos que no son cubiertos por sus causantes.
Por ello, urge un programa integral que contemple las características específicas de cada región cañera de México, y que impulse la actividad desde el punto económico y social, privilegiando sistemas de producción e industrialización que reduzcan al mínimo posible el impacto de esta industria en los servicios ecosistémicos, y que incluya una política ambiental pertinente y operativa, y un sistema de vigilancia permanente.
ABSTRACT. Sugarcane (Saccharum officinarum) is a herbaceous plant in the grass or poaceae family, the most important group of plants for human nutrition. It includes species such as wheat (Triticum spp.), corn (Zea mays), rice (Oryza sativa), sorghum (Sorghum vulgare), barley (Hordeum vulgare), and rye (Secale cereale), among others.
Most sugarcane production is consumed in some of its industrialized forms, making production almost inseparable from its agroindustry.
Its domestication and use date back more than 3,000 years, although its massive demand as a sweetener for beverages and food in Europe began in the 8th AD. In the following centuries and with the discovery of America, the growing demand was met by the cultivation of sugar in large extensions of the new continent.
The value of cane sugar and the lack of regulation of its marketing, together with phenomena such as droughts and floods, political unrest, and economic crises, led to a sharp rise in sugar prices.
In the last decades of the 20th century, some of the main consumers of sugar were the soft drink and confectionery industries, which opted to use substitutes such as high fructose corn syrup in their formulations due to price instability.
In terms of direct consumption, consumption patterns have shifted toward low-calorie products, and many consumers have begun to opt for artificial sugar substitutes and, more recently, natural derivatives such as stevia sugar and monk fruit.
All this has led to a decline in per capita consumption of cane sugar, and aggregate demand has been sustained only by the demographic explosion in some low-income countries, especially in Asia.
In Mexico, this problem has been exacerbated by the lack of policies to promote the sustainable development of this industry. As a result, there has been a gradual loss of productivity in recent decades, so that production has been sustained by a constant expansion of cultivated land, which has affected ecosystem services.
In addition, factors such as the low diversification of production and the loss of competitiveness of the Mexican sugarcane industry in the international environment have led to the gradual closure of sugar mills, the tightening of the oligopoly and the penetration of foreign investment.
The case of the sugarcane industry in San Luis Potosí is particularly worrisome because it has the lowest field productivity of the 15 producing states. Three-quarters of the cultivated land is not irrigated and rainfall in the region is insufficient to ensure optimal crop development. In addition, most plantings are old (in resoca) and more than 70% are grown with varieties developed more than 50 years ago.
However, while the socioeconomic factor has not been considered, the issue of environmental impact has been given even less importance. Evidence of this is the
prevailing practices in production and industrial systems that affect ecosystem services at different levels.
One of these is harvesting by burning, or rather double burning, as an initial fire is set before harvest to reduce costs and another after harvest to remove pest and disease residues and increase productivity for the next cycle (although it has been proven that this practice is more detrimental than beneficial).
In Mexico, this practice continues to be used on much of the sugarcane area. In San Luis Potosí, more than 70% of the harvested area was burned during the 2021-2022 harvest. Currently, there are reliable methods that complement the statistical information on the location of the burned area and the severity of the fires.
Some of these methods are spectral indices such as the NBR (Normalized Burn Severity Index), which was used in this research to corroborate CONADESUCA's statistical information, concluding that several factors such as the harvested area, productivity converted to tons per hectare, the method of harvest and the burning severity, among others, determine the sugarcane burned and, consequently, the air quality.
However, this is not the only activity associated with combustion processes; there is also the influx of heavy vehicles during the harvest season and the burning of fossil fuels and sugarcane bagasse by sugar mills during the industrialization process, to name a few. These processes release a significant amount of air pollutants that affect the environment and human health.
One of these pollutants is black carbon (BC), a short-lived air pollutant capable of storing and absorbing light and converting it to heat. As a second precursor to climate change, and in conjunction with other pollutants that affect human health, it is considered an important indicator of environmental and human health.
During COP21, Mexico established an unconditional goal of reducing 22% of its greenhouse gases (GHG) and 51% of its BC by 2030. In order to monitor progress in meeting its goals, Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC) carries out the Inventario Nacional de Gases y Compuestos de Efecto Invernadero (INGYCEI), using emission factors as the main estimation method.
According to this methodology, the BC country's national emissions were reduced by 16.4% between 2013 and 2021, but this is not enough to effectively contribute to the goals to which COP21 committed.
It was also noted that at least 90% of emissions come from sugar mills, and that the Gulf region, composed mainly of municipalities in Veracruz, is the most polluting region in the country.
In the northeastern region, where San Luis Potosí is located, the industrialized area grew by 8.1%, but yields decreased significantly; field productivity fell by 22.5%, while agroindustrial productivity was 22.7% lower. As a result, sugar production in the region decreased by 17.1%. In terms of environmental impact, mills in this region reduced their
fuel oil consumption by 7.2% but remain the largest consumers of fuel oil (60% of total consumption in the sector). Harvesting by the burning method decreased by 18.4% and BC emissions increased by 14.6% to 4,238 tons in 2021.
Through various research studies, emission factors have become increasingly specific, which has helped to increase the certainty of inventory estimates. At the same time, however, techniques and methods have been developed to verify the information obtained from the calculations. For example, there are currently several satellites equipped with environmental monitoring sensors that provide quasi-real-time access to their products.
With techniques such as multicriteria analysis, it is possible to combine and weight indices and satellite images to produce environmental quality indices (UQI) that use a larger number of arguments to strengthen the results obtained.
This technique was applied to the sugar mills' service area in San Luis Potosí for the 2021- 2022 harvest. By using the NBR and EVI (Enhanced Vegetation Index) indices, the variable soil temperature (TS) and the MERRA-2 images of BC monitoring, an Environmental Quality Index (EQI) was proposed.
January 2022, the month of full harvest, had the worst AQI value, as it had the highest BC concentration, the highest NBR value, and the lowest EVI value. In the other months of the harvest, the AQI did not exceed the regular level, but increased until it reached good levels after the end of the harvest.
This is related to the characteristics of the different agricultural and agro-industrial processes, such as the harvesting method (burning or green harvesting), the modernization of machinery and equipment in the mills, and the installation of devices to reduce pollutant emissions, such as filters in the stacks and others.
However, the impacts on ecosystem services caused by the sugarcane industry are not limited to air, but also include soil, water, biodiversity, and various aspects of human well- being, to name a few.
All of these impacts can be converted into quantifiable values. By categorizing them, the units can be homogenized and assigned an estimated economic cost. For example, the sugarcane life cycle was found to affect seven ecosystem services: global warming, soil and water acidification, eutrophication, fossil fuel depletion, human toxicity, and freshwater and saltwater ecotoxicity. Researchers from several countries have laid the groundwork for estimating the costs of degradation of these services, using a variety of approaches.
In this research, an approximation of costs was made using two approaches; the first related to the human health impairment caused by direct exposure to air pollution, using as a case study the population of Ciudad Valles, San Luis Potosí, exposed to BC. If the BC concentration exceeds the World Health Organization (WHO) maximum reference concentration by one unit, a cost of approximately 517 thousand dollars was estimated for the entire population of Ciudad Valles. Scenarios were also created varying the BC concentration, the exposed population, and the proportion of BC in PM2.5 particles.
The second approach estimated the costs caused by the loss of ecosystem services in the sugarcane areas that supply the four sugar mills operating in the state of San Luis Potosí during the production phase of the sugarcane life cycle. Using this approach, the estimated cost was USD 642 million.
It is concluded that the sugarcane industry in Mexico, and in San Luis Potosí in particular, is in a multifactorial crisis characterized by a decrease in demand, loss of competitiveness in the international environment, low productivity, and low diversification of production. In addition, the industry has a strong impact on the environment, affecting various ecosystem services and generating costs that are not covered by the polluters.
Therefore, there is an urgent need for a comprehensive program that takes into account the specific characteristics of each sugarcane growing region in Mexico and promotes the activity from an economic and social point of view, favoring production and industrialization systems that reduce as much as possible the impact of this industry on ecosystem services, and that includes a relevant and operational environmental policy and a permanent monitoring system.
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