Ecotoxicity assessment of pesticide use : methodological and modeling advances in LCA framework

Els pesticides són àmpliament utilitzats en l'agricultura per protegir els cultius en front de plagues, malalties i males herbes, i millorar, per tant, la productivitat i reduir pèrdues en les etapes de cultiu i emmagatzematge. En els darrers anys, en els estudis d'anàlisi de cicle de vida (ACV) s'han assolit avenços significatius pel que fa a l'avaluació de l'ús de pesticides en agricultura. S'han desenvolupat una gran varietat de metodologies per quantificar els impactes degut a aquest ús sobre la salut humana, així com en els ecosistemes implicats. La inclusió d'impactes de toxicitat degut a l'ús pesticides es troba compromesa per importants inconsistències entre les fases de l'anàlisi d'inventari (ICV) i la d'avaluació d'impactes, comportant un repte en l'ACV per poder avaluar i comparar tractaments fitosanitaris. És així com aquesta tesi busca contribuir, des del marc de l'ACV, en el desenvolupament de metodologies quantitatives per avaluar emissions i impactes en la toxicitat d'ecosistemes ocasionats per l'ús de pesticides. Un dels principals reptes en l'ACVs d'agricultura, és el modelatge de fraccions d'emissió de pesticides per ICVs. En general, existeixen diversos enfocaments i suposicions per estimar dites emissions, però solen ser poc consistents i difícilment comparables entre sí. Aquest tema és abordat en aquest estudi, tot avaluant la influència del model d'emissions seleccionat en la preparació dels inventaris de diferents sistemes de cultiu. A més, es proposa una estimació rutinària simplificada per al càlcul de les fraccions d'emissió de pesticides. Els límits entre l'inventari d'emissions de pesticides i l'avaluació d'impactes tenen una influència considerable en l'estimació dels impactes d'ecotoxicitat. En aquest sentit, aquest estudi contempla una sèrie de recomanacions per la preparació d'inventaris d'emissions de pesticides i d'avaluació d'impactes, per poder emmarcar una interfície apropiada per modelar l'inventari, i caracteritzar l'avaluació
Los pesticidas son sustancias ampliamente utilizadas en la agricultura para la protección de los cultivos. En los últimos años, la herramienta de evaluación ambiental, análisis de ciclo de vida (ACV) ha alcanzado avances significativos en cuanto a las estimaciones de impactos de pesticidas y diversas metodologías se han desarrollado para este fin. Sin embargo, existen todavía limitaciones metodológicas e inconsistencias que dificultan una correcta estimación de impactos por el uso de pesticidas en ACV. La inclusión de impactos de toxicidad por el uso de pesticidas se ve afectada por importantes inconsistencias entre el análisis de inventario (ICV) y la evaluación de impactos (EICV), lo cual conlleva un reto en ACV para poder valorar y comparar diferentes sistemas agrícolas. Es así como esta tesis busca contribuir, desde el marco del ACV, a la mejora de metodologías cuantitativas para evaluar emisiones e impactos en la toxicidad de ecosistemas ocasionados por el uso de pesticidas. Uno de los principales retos en ACV respecto a sistemas agrícolas, es la modelización de fracciones de emisión de pesticidas para el ICV. Existe una gran diversidad de enfoques para estimar dichas emisiones, los cuales suelen ser inconsistentes y difícilmente comparables entre sí. Este aspecto es abordado mediante la evaluación de la influencia de diferentes modelos de emisiones en el inventario. Además, se propone una estimación simplificada para el cálculo de las fracciones de emisión de pesticidas aplicados. El delineamiento entre el ICV y EICV han resultado tener una influencia considerable en la estimación de impactos de ecotoxicidad. En este sentido, este estudio toma en cuenta las recomendaciones más recientes sobre ICV y EICV de pesticidas, para proponer una interface apropiada para modelar el inventario, así como para la caracterización de impactos evitando posibles superposiciones temporales. Otra de las limitaciones metodológicas asociadas con impactos de ecotoxicidad provocados
Pesticides are applied to agricultural fields to protect and control crops from pests, disease and undesired weeds, to increase crop productivity and reduce blemishes, and their global use is substantial. Life Cycle Assessment (LCA) is a standardized methodology that can be applied to assess the environmental performance of different product and systems. In LCA, significant advances associated with the evaluation of the agricultural use of pesticides have been made during the past few years, and several approaches have been developed for taking the impacts of pesticide use on human health and ecosystems into account. However, including toxicity-related impacts for pesticide use in LCA is still associated with methodological limitations. Furthermore, considerations for assessing pesticides are currently affected by significant inconsistencies between the life cycle inventory analysis (LCI) and the impact assessment (LCIA) phases of LCA, and this poses as a practical challenge. This thesis, hence, aims to contribute, within the LCA framework, towards the improvement of consistent quantitative methodologies to assess emission fractions and ecosystem toxicity impacts of pesticide use. One of the main challenges in LCA for agriculture is modeling pesticide emission fractions for the inventory analysis; there are very different approaches and assumptions to provide emission estimates, leading to inconsistent and non-comparable results. This challenge is addressed by testing the influence of the inventory model choice on the environmental performance profiles of different cropping systems. Furthermore, a simplified estimation routine for pesticide emission fractions is proposed, allowing practitioners to include the agricultural field on the assessment. The delineation between pesticide emission inventory and impact assessment has shown to have considerable influence on the estimation of ecotoxicity impacts; in this regard, this study takes advantage of the latest recommen