Análisis de la huella de nitrógeno del consumo de alimentos en España como indicador de impacto ambiental

El Nitrógeno (N) es esencial para la vida de los seres vivos, ya que interviene en procesos como la elaboración de proteínas, en el crecimiento y en múltiples funciones metabólicas (Pierer et al., 2014). El N existe de forma natural en el planeta. La atmósfera terrestre está compuesta por un 78% de N inerte (N₂). A través de procesos biogeoquímicos conocidos como el ciclo del N, éste se convierte en múltiples compuestos nitrogenados que circulan en la biosfera. Este ciclo estando en equilibrio, es capaz de satisfacer los requerimientos de N de los ecosistemas y seres vivos.

No obstante, la actividad antropogénica está alterando el ciclo natural del N, emitiendo compuestos nitrogenados diferentes al N inerte, llamado N reactivo, en exceso. El exceso de N reactivo (óxido nitroso (N₂O), óxidos de nitrógeno (NO_x), amoníaco (NH₃), nitrato (NO₃-) y nitrito (NO₂-)) en el medio ambiente puede afectar de manera negativa a los seres humanos y alterar los ecosistemas. Algunos impactos negativos del exceso de N reactivo son lluvia ácida, smog, retroceso de los bosques, pérdida de biodiversidad, agotamiento del ozono estratosférico y un mayor efecto invernadero.

Para cuantificar el N reactivo que se libera al medio ambiente se emplea la Huella de Nitrógeno (HN). A lo largo de la última década, se ha llevado a cabo un gran progreso en comunicar cómo las acciones humanas influencian el ciclo del carbono y el medio ambiente. A diferencia de la Huella de Carbono (HC), la HN no es tan conocida, ya que durante estos años la atención científica se ha desviado al carbono. Además, comunicar al público las complejas interacciones del N con el medio ambiente, supone un gran desafío. Ante este reto, la HN se presenta como herramienta para calcular el N reactivo emitido al medio ambiente.

Foto de Szabo Viktor en Unsplash

El modelo más extendido de la HN fue presentado por Leach et al. (2012). El concepto y desarrollo de esta herramienta de HN (N-Calculator) se basa en la perspectiva del consumidor y se propuso para ayudar a los consumidores a entender y poder reducir su HN. Los estudios iniciales de HN se enfocaron en la cuantificación de la HN de diferentes países. Las primeras HN nacionales se aplicaron a Estados Unidos y Países Bajos (Leach et al., 2012). A continuación, la cuantificación de la HN nacional se extendió a Alemania, Reino Unido, Japón, Austria, Portugal, Tanzania, Australia y Tailandia (Galloway et al., 2014; Mungcharoen & Suwanmanee, 2021).

A partir de estos estudios de la HN, se desarrolló una herramienta web de cálculo de HN individual con la finalidad de que individuos de diferentes países puedan estimar su contribución a las pérdidas de nitrógeno al medio ambiente a través de su consumo de alimentos, el uso de energía, la compra de bienes y el uso de servicios (n-print.org, 2022).

Además de la cuantificación de la HN nacional, también se extendió su uso al cálculo de HN de instituciones. En el estudio de Leach et al. (2013) se estimó por primera vez la HN a nivel de institución para la Universidad de Virginia (UVA), se obtuvo la HN del año base 2010 y se realizaron proyecciones para el año 2025. Las investigaciones de la HN institucional están, en su mayoría, basadas en universidades de Estados unidos (Castner et al., 2017). También destaca la HN institucional de la Universidad de Melbourne en Australia (Liang et al., 2018) y la HN del centro de investigación INIA-CSIC en España (Martinez et al., 2022).

Los hábitos alimentarios poco saludables son uno de los principales factores que contribuyen a la morbilidad mundial. Además de mejorar los hábitos alimentarios por temas de salud, se ha demostrado que los sistemas alimentarios constituyen una de las principales causas de la degradación del medio ambiente y del agotamiento de los recursos naturales. Los sistemas alimentarios son responsables aproximadamente del 20 al 33% de las emisiones de gases de efecto invernadero y la agricultura representa aproximadamente el 70% de las extracciones mundiales de agua dulce (Herman et al., 2015). Por lo tanto, es necesario adoptar medidas para promover sistemas y hábitos alimentarios sostenibles teniendo en cuenta todo el sistema alimentario, desde la producción, el procesamiento y empaquetado, la distribución, la comercialización y el consumo hasta la eliminación de los productos alimenticios.

El reto de establecer hábitos alimentarios sostenibles comienza con cuantificar los impactos ambientales del consumo de alimentos. Destacan los trabajos enfocados a cuantificar los impactos ambientales, como la Huella de Carbono (HC) y la Huella Hídrica (HH), del consumo de alimentos siguiendo pautas de diferentes dietas. La dieta mediterránea es una de las más populares, reconocida como dieta saludable. Diferentes estudios han cuantificado su HC y HH y han concluido ser una dieta sostenible además de saludable (Blas et al., 2019).

Basado en el método establecido para cuantificar la HN desde la perspectiva del consumidor se ha determinado la HN derivada de la alimentación en España para el año 2019, distinguiendo entre diferentes grupos de edad y género.

El modelo propuesto por Leach et al. (2012 ha sido empleado en numerosas investigaciones para la obtención de la HN de la alimentación y este se divide en: HN del consumo de alimentos y HN de la producción de alimentos.

La HN del consumo de alimentos HNc se ha calculado mediante la siguiente expresión:

HNC= Q_i x P_i 0, x (1-F_eff)

Donde Q_i es el consumo de cada alimento (g de alimento), P_i es el contenido de proteína de cada alimento (g proteína /g alimento), 0,16 es el factor de conversión de proteína a N (g N/g de proteína) y F_eff es la eficiencia de eliminación de N en las EDARES. Se ha considerado una eficiencia de 0,75 (EUR-lex, 1991).

La HN de la producción de alimentos HN_p se ha calculado mediante la siguiente expresión:

HNp= Q_i x P_i x0,16 x FNV_i

Donde Q_i y P_i ya están explicados anteriormente y FNV_i es el Factor de Nitrógeno Virtual del alimento (g N liberado/g de N consumido). Los FNV se definen como el N empleado en el proceso de producción de un alimento. Para la obtención de los FNV de España se ha seguido la metodología propuesta por Leach et al. (2012). que diferencia una serie de pasos en el proceso de producción de los alimentos, distinguiendo los procedentes de producción vegetal y producción animal (Figura 1 y Figura 2).

Para determinar la cantidad de cada alimento consumido (Q_i) se han empleado dos bases de datos. Para el cálculo de la cantidad de alimentos consumidos en España se ha empleado el balance de alimentos (Food balances) incluida en FAOSTAT (FAO, 2021), que proporciona la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). Para el cálculo de la cantidad de alimentos consumidos por grupo poblacional y género se ha empleado la base de datos europea de consumo de alimentos de la EFSA (Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria, 2022). La variedad de alimentos que se incluyen en estas bases de datos es amplia, por lo que, para después calcular la HN, es necesario asociar los diferentes alimentos de las bases de datos a una serie de categorías de alimentos determinadas.

Los resultados obtenidos en nuestro estudio muestran los valores de la HN correspondientes a España. En este caso, se han obtenido valores de 12,8 kg de N por persona y año, y 601 Gg de N por año referido al total de la población.

Con respecto a la contribución de cada tipo de alimento al total de la HN de España (Figura 1), destaca el papel de los cereales (23%), la carne de vacuno (19%) y la carne de cerdo (18%). Estas tres categorías son las que más contribuyen a aumentar el valor de la HN.

Por otro lado, algunas categorías como las semillas oleaginosas y el aceite (1%), las frutas no cítricas (2%), las legumbres (3%), las frutas cítricas (3%), los huevos (3%) o los productos lácteos (4%), destacan por su bajo impacto sobre la HN.

La HN de la alimentación española se puede comparar con el de otros países en los que ya se han realizado estudios sobre esta misma temática (Figura 3). De esta forma, destaca Japón (Shibata et al., 2014), que tiene el valor más alto con 34,5 kg de N por persona y año. También es elevado el valor en el caso de Australia (Liang et al., 2016), con 32 kg de N por persona y año o Estados unidos (Leach et al., 2012), para el que se han calculado 27,5 kg de N por persona y año. En el otro extremo se encuentra Tailandia (Mungcharoen & Suwanmanee, 2021), que tiene un valor de HN por persona y año de 11,35 kg por persona y año, siendo el único país estudiado con una HN inferior al de España. Otros países como Tanzania, con una HN por persona y año de 15,8 kg por persona y año (Hutton et al., 2017) o Austria con 19,8 kg por persona y año (Pierer et al., 2014) son algunos de los países que superan la HN de España.

El origen de estas diferencias está asociado a principalmente a dos causas, la cantidad de alimentos consumidos por la población de cada país y el FNV de cada país asociado a los diferentes grupos de alimentos. Así, para Estados Unidos y Australia, por ejemplo, el consumo de carne de vacuno y productos similares asciende a 40,55 kg y 48,4 kg por persona y año, respectivamente, mientras que en España se consumen 17,35 kg por persona y año de estos productos.

Por el contrario, en Tailandia, el consumo de carne de vacuno y productos similares es de 4,51 kg por persona y año. La carne de vacuno presenta un FNV elevado lo que explica que la HN de ciertos países que consumen mayor cantidad de carne de vacuno sea más elevada que aquellos países con un consumo menor.

En ocasiones, a pesar de un mayor consumo de un alimento en determinados países, el impacto que supone el FNV de dicho alimento puede resultar en una HN menor. Esto se ve reflejado en el caso del consumo de cereales en España con respecto a Tanzania. En España, el consumo de cereales es de 201,39 kg por persona y año y en Tanzania es de 180,55 kg por persona y año. A pesar de que el consumo en España es mayor que en Tanzania, el FNV de los cereales de Tanzania es un 78% mayor que el FNV de España, por lo que genera una HN mayor.

La base de datos empleada es la Base de datos europea de consumo de alimentos de la EFSA (Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria, 2022). Esta base de datos recoge encuestas nacionales del consumo real de alimentos por género y por los siguientes grupos poblacionales:

• Infantes: hasta edades de 11 meses.
• Niños pequeños: desde 12 meses hasta 35 meses de edad.
• Otros niños: desde 36 meses hasta 9 años.
• Adolescentes: desde 10 años hasta 17 años.
• Adultos desde 18 años hasta 64 años.
• Ancianos: desde 65 años hasta 74 años.
• Muy ancianos: a partir de 75 años

En este estudio, se han tomado de referencia los datos proporcionados por las encuestas españolas ENALIA (Suarez et al., 2016a) y ENALIA 2 (Suarez et al., 2016b). Al igual que en el caso del balance de alimentos de FAOSTAT, la variedad de alimentos que se incluyen en esta base de datos de EFSA es amplia, por lo que, será necesario asociar los diferentes alimentos de la base de datos a las categorías de alimentos propuestas.

A las cantidades de alimentos (g alimento/persona/día) recogidas en esta base de datos se le aplican los dos factores anteriormente descritos para expresarlos en cantidad de alimentos consumidos. Para obtener el consumo de alimentos por grupo poblacional y género se multiplica la cantidad de cada alimento por persona por la población de los grupos poblacionales de España del 2019 obtenida del Instituto Nacional de Estadística (INE) (Instituto Nacional de Estadística, 2022) y por 365 días en un año.

La distribución de la HN según grupo poblacional y género muestra que en el cómputo general los hombres contribuyen con un 56%, mientras las mujeres aportan el 44% restante (Figura 4).

Desglosando estos datos según el grupo poblacional, se puede observar cómo para el grupo ‘Infantes’, los hombres generan el 52% de la HN, mientras las mujeres aportan el 48% restante. En cambio, en el grupo poblacional ‘Niños pequeños’, el género masculino presenta una contribución del 42% al total de la HN, mientras que el femenino aporta el 58% restante. En el grupo poblacional ‘Otros niños’ y ‘Adolescentes’, el género masculino es responsable de un 54% de la HN, mientras que el aporte del género femenino es de un 46% de la HN.

El grupo poblacional ‘Adultos’ presenta una diferencia notable, pues el aporte masculino se sitúa en el 57%, mientras que el femenino es del 43% restante. Por último, en el grupo poblacional ‘Ancianos’, se observa como los hombres generan el 55% de la HN mientras las mujeres generan 45%.

Con respecto a la incidencia sobre la HN que tienen la producción y el consumo de alimentos, se observa cómo la producción de alimentos asciende al 91% de la HN, mientras el consumo contribuye un 9% (Figura 5).

Desglosando estos datos por categorías se pueden observar que los porcentajes de las categorías ‘Infantes’ y ‘Niños pequeños’ presentan un reparto similar, con un 92% de contribución que proviene de la producción y un 8% originado por el consumo.

Estos datos difieren ligeramente de los que se encuentran en las categorías ‘Otros niños’, ‘Adolescentes’, ‘Adultos’ y ‘Ancianos’, en las cuales los porcentajes se reparten de forma que el 91% de la contribución a la HN procede de la producción, mientras el 9% procede del consumo de alimentos.

• La HN de la alimentación en España es 12,8 kg de N por persona y año, y referido al total de la población se obtiene un valor de 601 Gg de N por año.
• La producción de alimentos tiene un peso mayoritario sobre este valor.
• Los grupos de edad más avanzada (>65 años) y los más jóvenes (<10 años) presentan HN inferiores al resto de grupos de edad.
• Se aprecia una HN ligeramente superior en el grupo de los hombres para las categorías 'Infantes', 'Otros niños', 'Adolescentes', 'Adultos' y 'Ancianos'. En la categoría 'Niños Pequeños', el grupo de las mujeres presenta una HN ligeramente superior a la de los hombres.
• Algunas medidas dirigidas a reducir la HN podrían ser la mejora de la eficiencia del uso del N en agricultura y ganadería, el reciclaje de residuos a lo largo de toda la cadena alimentaria y la introducción de algunos cambios en la dieta, lo cual ayudaría a conseguir una producción y consumo de alimentos más eficiente.

Este trabajo fue apoyado por el proyecto TED2021-130457A-I00 financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y la Unión Europea NextGenerationEU/PRTR y Comunidad de Madrid (España) y los Fondos Estructurales 2014-2020 (FEDER y FSE) por el proyecto AGRISOST -CMS2018/BAA-4330.

Bibliografía

Martinez, S., San-Juan-Heras, R., Gabriel, J. L., Álvarez, S., Delgado, M. Insights into the Nitrogen Footprint of food consumption in Spain: Age and gender impacts on product choices and sustainability. Science of The Total Environment 900, 165792 (2023). https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.165792