elocation-id: elocation-id: e4238
La producción de café es una actividad económica importante a nivel mundial, ya que genera empleo a más de 20 millones de personas dedicadas al cultivo, transformación, procesamiento y comercialización del producto. Esta investigación evaluó y comparó el desempeño ambiental de la producción agrícola en tres sistemas de producción de café (Coffea arabica) en La Tinaja, Veracruz: café con plátano (Musa paradisiaca), café con mango (Mangifera indica) y café a pleno sol, en el año 2024. Mediante la metodología del análisis del ciclo de vida y el método ReCiPe 2016 (H), se analizaron los impactos por unidad funcional de 1 kg de café cereza, considerando las etapas de establecimiento, desarrollo y manejo agrícola. Los resultados indicaron que producir 1 kg de café genera un calentamiento global de 0.79, 1.05 y 0.44 kg de CO2 eq en los sistemas café a pleno sol y café con plátano y café con mango, respectivamente. Las emisiones directas del suelo derivadas de la aplicación de fertilizantes contribuyeron en la mayoría de las categorías evaluadas. El sistema café con plátano registró las mayores cargas ambientales, seguido del sistema café a pleno sol. El sistema café con mango presentó los impactos ambientales más bajos en todas las categorías, demostrando ser el sistema con mejor desempeño ambiental en comparación con los sistemas estudiados.
cambio climático, impacto ambiental, sistemas agroforestales.
El cultivo de café representa una fuente de ingresos para 25 millones de pequeños productores, quienes generan 80% de la producción mundial de café (FAO, 2025). En México, la producción de café alcanzó 1 059 000 t en 2023. Chiapas, Veracruz y Puebla contribuyeron con 30, 27 y 24% respectivamente, a la producción nacional (SIAP, 2024).
En México, la producción de café se realiza principalmente en sistemas bajo sombra y a pleno sol. Los cafetales bajo sombra constituyen sistemas agroforestales, entre los cuales predominan los sistemas tradicionales rústicos y de policultivo (Moguel y Toledo 2004).
Los cafetales bajo sombra se localizan principalmente en regiones de alta biodiversidad, como Oaxaca, Chiapas y Veracruz (Moguel y Toledo 2004). En contraste, los sistemas de café pleno sol representan 10% de los predios del país y se encuentran en zonas como Soconusco (Chiapas) y Xicotepec (Puebla) (Moguel y Toledo, 1999).
Los sistemas de café a pleno sol presentan impactos ambientales, como son degradación del suelo y reducción del almacenamiento de carbono (Mengesha et al., 2026). Los sistemas agroforestales contribuyen a reducir la compactación del suelo, la erosión y la pérdida de biodiversidad (Valdés-Velarde et al., 2022). Además de mejorar la materia orgánica, la disponibilidad de nutrientes, favorecen la infiltración hídrica y captura de carbono (Dollinger y Jose 2018).
La presente investigación tuvo como objetivo evaluar y comparar el desempeño ambiental en tres sistemas de producción de café, con diferentes tipos de sombra (especies arbóreas) en México a través del análisis del ciclo de vida (ACV), con el propósito de identificar los sistemas con menores impactos ambientales y los principales puntos críticos asociados a su producción.
La investigación se realizó en la localidad de La Tinaja, municipio Emiliano Zapata, en el estado de Veracruz, México (latitud norte 19° 30’ 57.936” y longitud oeste 96° 45’ 18.024”), a una altitud de 901 m (INEGI, 2021). En el sitio de estudio, se evaluaron dos sistemas de policultivo tradicional: café con árboles de mango (Mangifera indica) (CM), café con plantas de plátano (Musa paradisiaca) (CP) y un monocultivo: café a pleno sol (CS).
El análisis del ciclo de vida (ACV) permite evaluar los impactos ambientales de un producto desde la adquisición de materia prima, su producción, uso y disposición final. Esta metodología está acreditada por la organización internacional de estandarización (ISO) por sus siglas en inglés mediante las normas ISO 14040 (ISO, 2006a) y 14044 (ISO, 2006b). El ACV consta de cuatro etapas: 1) definición del objetivo; 2) inventario del ciclo de vida; 3) evaluación del impacto del ciclo de vida; y 4) interpretación.
El objetivo de esta investigación fue evaluar y comparar el desempeño ambiental en tres sistemas de producción de café a través del ACV. De acuerdo con la norma ISO 14040, los sistemas de estudio (CS, CP y CM) se definieron como sistemas del producto. Donde cada sistema comprende un conjunto de procesos unitarios, incluyendo entradas de insumos, operaciones de manejo agronómico y las emisiones asociadas dentro de los límites del sistema establecidos para su análisis.
Los límites que se definieron fueron las etapas de establecimiento de la plantación, desarrollo de la planta (años 1-3) y manejo agrícola (producción y cosecha). La unidad funcional (UF) que se definió fue 1 kg de café cereza fresco no procesado.
El trabajo de investigación se realizó en 2024, a partir de información agronómica recopilada en sistemas de producción de café en Veracruz del 2023. Los insumos utilizados en cada etapa se presentan en el Cuadro 1.
[i] Romero Fernández et al. (2023). La composición del fertilizante nitrofoska es: N-total: 21%, N-NO3: 11%, N-NH4: 10%, P2O5: 1%, K2O: 21%.
Las emisiones directas al aire, agua y suelo se estimaron utilizando la metodología de Nemecek y Schnetzer (2011). En aire se evaluaron: amoníaco, óxido nitroso (N2O) y óxido de nitrógeno. En agua subterránea fosfato y nitrato, y en agua superficial, fosfato y fósforo. Las emisiones de N2O del suelo se calcularon con la misma metodología (ecuación 1). Los datos se obtuvieron de Romero-Fernández et al. (2023) y de laboratorio.
Los resultados se analizaron con el software openLCA 2.0 y se usó la base de datos Ecoinvent 3.2. Los impactos ambientales se evaluaron con el método ReCiPe 2016 (H) en el nivel de punto medio (Huijbregts et al., 2017).
El ACV permite identificar los impactos ambientales y los procesos que más los generan en los sistemas evaluados. El Cuadro 2 muestra los resultados de las categorías de impacto mediante el método ReCiPe 2016 (H) en los sistemas de estudio.
Los resultados mostraron que el sistema CP presentó las mayores cargas ambientales, seguido de CS, mientras que CM presentó los valores más bajos en todas las categorías.
En forma similar, Acosta-Alba et al. (2020) evaluaron el impacto ambiental en tres sistemas de producción de café y reportaron que la diversificación de cultivos y el tipo de sombra pueden estar influyendo en la evaluación ambiental del café.
Factores como el rendimiento y la fertilización inciden en los impactos ambientales. Alishah et al. (2019) observaron que los impactos ambientales por unidad de producto disminuyeron a medida que aumentaba el rendimiento. En cultivos de café, el uso de fertilizante NPK y la fertilización nitrogenada fueron los principales contribuyentes a las categorías ambientales (Rahmah et al., 2022; Pazmiño et al., 2024).
En esta investigación, el sistema CM tuvo los menores impactos ambientales, esto pudiera estar relacionado con el rendimiento, dosis de fertilización y su desempeño positivo que tiene este sistema en la fertilidad del suelo. Esto es consistente con lo reportado por Romero Fernández et al. (2023), quienes observaron que el sistema CM favoreció la fertilidad del suelo, mejoró las propiedades del suelo, aumentó la concentración de nutrientes en hojas y frutos y promovió un mayor rendimiento en comparación con CS y CP (Cuadro 1).
En contraste, el sistema CP presentó el mayor daño ambiental en la mayoría de las categorías que mide el ACV (Cuadro 2). En sistemas agroforestales, Parra-Paitan y Verburg (2022) asociaron los resultados negativos a menores rendimientos. En este estudio, el sistema CP superó en productividad al sistema CS, bajo la misma dosis de fertilización.
La diferencia entre el sistema CP y los sistemas de estudio, probablemente se debió a la fuente nitrogenada: el sistema CP fue el único de los sistemas que se aplicó urea para el cultivo de plátano. El uso de fertilizantes químicos, particularmente urea y otros compuestos nitrogenados constituyen la principal fuente de emisiones de GEI en cultivos de café (Ratchawat et al., 2020; Cornelius et al., 2025).
En este estudio se analizaron las categorías de calentamiento global (GWP), eutrofización de agua dulce (FEP) y acidificación terrestre (TAP) debido a su relevancia en la agricultura.
La Figura 1 muestra los resultados en las categorías de impacto GWP, FEP y TAP y su contribución de impactos ambientales (emisiones directas del suelo, producción de insumos y fertilizantes químicos, y establecimiento y desarrollo del cultivo) en los sistemas de estudio.
La emisión de GEI a la atmósfera es la principal causa del calentamiento global (Guineé, 2002). Los resultados mostraron que producir 1 kg de café cereza produce un calentamiento global entre 0.44 y 1.05 kg CO2 eq kg-1 en los sistemas de análisis (Figura 1a). Estos valores son consistentes con lo reportado en cultivos de café (Noponen et al. 2012; Ratchawat et al. 2020; Basavalingaiah et al. 2022).
Las emisiones directas del suelo derivadas de la aplicación de fertilizantes químicos fueron la principal causa a esta categoría, contribuyendo 50, 55 y 61% en los sistemas CS, CP y CM respectivamente (Figura 1a), seguidas por la producción de fertilizantes, que aportó entre 28 y 38% (Figura 1a). Similarmente Noponen et al. (2012); Van der Feen et al. (2025) reportaron que las emisiones directas e indirectas del suelo, asociadas principalmente al uso de fertilizantes representaron 67 y 52% respectivamente a la categoría de calentamiento global.
La eutrofización incluye los impactos de niveles excesivos de macronutrientes en el ambiente, principalmente nitrógeno (N) y fósforo (Guinée, 2002). Los valores de FEP estuvieron entre 0.00022 y 0.0028 kg P eq kg-1 (Figura 1b). Valores contrastantes a los de este estudio se observaron en sistemas de producción de café (Basavalingaiah et al., 2022; Rahmah et al., 2022).
Las emisiones directas del suelo derivadas de la aplicación de fertilizantes químicos fueron la principal causa a esta categoría, contribuyendo 92, 54 y 60% en los sistemas CS, CP y CM, respectivamente (Figura 1b). Esto es congruente con lo reportado en cultivos de café (Pazmiño et al., 2024; Van der Feen et al., 2025).
La investigación de Hasan et al. (2024) reportaron que los fertilizantes químicos aplicados en campos agrícolas pueden filtrarse hacia embalses y lagos, donde los nutrientes nitrogenados provocan eutrofización.
La acidificación terrestre se refiere al impacto causado por la deposición de compuestos acidificantes, principalmente N y azufre (Guineé, 2002). Los valores de TAP estuvieron entre 0.0011 y 0.0027 kg SO2 eq (Figura 1c). Este valor es consistente con el reportado por Rahmah et al. (2022).
La producción de fertilizantes químicos influyó significativamente en esta categoría, contribuyendo con 81, 82 y 76% en los sistemas CS, CP y CM, respectivamente. La deposición de N en ecosistemas terrestres provoca efectos como son pérdida de cationes esenciales en el suelo, desequilibrios nutricionales en plantas y acidificación (Clark et al., 2013).
El análisis de sensibilidad (Figura 2) mostró que una reducción del 25% en la dosis disminuyó el impacto entre 9 y 19% en los tres sistemas en la categoría de GWP (Figura 2a, 2b y 2c), mientras que un incremento en la dosis elevó las emisiones en rangos similares.
La categoría de TAP mostró una reducción entre 13 y 21% al disminuir la fertilización, con incrementos equivalentes al aumentar la dosis (Figuras 2a, 2b y 2c). Similarmente Hasler et al. (2015) observaron que la dosis de N afecta significativamente los resultados del ACV.
El análisis de ciclo de vida evidenció diferencias claras en el desempeño ambiental de los sistemas de producción de café evaluados. El sistema café-mango (CM) presentó los menores impactos ambientales en todas las categorías. Este mejor desempeño se asocia con un mayor rendimiento y una mayor eficiencia en el uso de insumos.
En los tres sistemas, la fertilización nitrogenada fue el principal punto crítico en las categorías de calentamiento global y eutrofización. Asimismo, el análisis de sensibilidad mostró que una reducción del 25% en la dosis de fertilización puede disminuir los impactos ambientales.
En conjunto, los resultados demuestran que el desempeño ambiental de los sistemas cafetaleros no depende únicamente del tipo de sistema productivo, sino de la eficiencia en el manejo de insumos, por lo que la optimización de la fertilización y la adopción de sistemas agroforestales diversificados representan estrategias clave para reducir impactos ambientales sin comprometer la productividad.
Los y las autoras agradecen al productor Filemón Romero Gutiérrez, por permitir realizar esta investigación en sus parcelas de producción de café.
Basavalingaiah, K.; Paramesh, V.; Parajuli, R.; Girisha, H. C.; Shivaprasad, M.; Vidyashree, G. V.; Thoma, G.; Hanumanthappa, M.; Yogesh, G. S.; Misra, S. D.; Bhat, S.; Irfan, M. M. and Rajanna, G. A, 2022. Energy flow and life cycle impact assessment of coffee-pepper production systems: An evaluation of conventional, integrated and organic farms in India. Environmental Impact Assessment Review. 92:06687. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2021.106687.
Clark, C.; Bai, Y.; Bowman, W.; Cowles, J.; Fenn, M.; Gilliam, F.; Phoenix, G. K.; Siddique, I.; Stevens, C. J.; Sverdrup, H. U. and Throop, H. L. 2013. Nitrogen deposition and terrestrial biodiversity. In Encyclopedia of Biodiversity. Levin, SA. Second Edition. Academic Press. 519-536 pp. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384719-5.00366-X.
Huijbregts, M. A. J.; Steinmann, Z. J. N.; Elshout, P. M. F.; Stam, G.; Verones, F.; Vieira, M.; Zijp, M.; Hollander, A. and van Zelm, R. 2017. ReCiPe2016: a harmonised life cycle impact assessment method at midpoint and endpoint level. The International Journal of Life Cycle Assessment. 22(2):138-147. https://doi.org/10.1007/s11367-016-1246-y.
Noponen, M. R. A.; Edwards-Jones, G.; Haggar, J. P.; Soto, G.; Attarzadeh, N. and Healey, J. R. 2012. Greenhouse gas emissions in coffee grown with differing input levels under conventional and organic management. Agriculture, Ecosystems and Environment. 151:6-15. https://doi.org/10.1016/j.agee.2012.01.019.
Rahmah, D. M.; Putra, A. S.; Ishizaki, R.; Noguchi, R. and Ahamed, T. 2022. A life cycle assessment of organic and chemical fertilizers for coffee production to evaluate sustainability toward the energy-environment-economic nexus in Indonesia. Sustainability. 14(7):3912. https://doi.org/10.3390/su14073912.
Romero-Fernández, A. de J.; González-Chávez, Ma. del C. Á.; Herrera-Cabrera, B. E.; Corona-Sánchez, J. E. and Carrillo-González, R. 2023. The coffee-mango association promotes favorable soil conditions for better-nourished and higher-yielding plants. Agriculture, Ecosystems and Environment. 354:108589. https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108589.
Valdés-Velarde, E.; Vázquez-Domínguez, L. P.; Tinoco-Rueda, J. Á.; Sánchez-Hernández, R.; Salcedo-Pérez, E. y Lagunes-Fortiz, E. 2022. Servicio ecosistémico de carbono almacenado en cafetales bajo sombra en sistema agroforestal. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. 28(esp):287-297. https://doi.org/10.29312/remexca.v13i28.3283.