The exhaustion of fossil energy is an imperative to optimize the efficiency in the use of available energy, especially, when it conditions the quality of life of millions of people with limited access to this indispensable resource for diverse reasons (Montico et al., 2006).

In agroecosystems, besides solar energy, energy from other sources is used, mainly fossil energy derived from petroleum (Suárez et al., 2017). By definition, agriculture implies the modification of natural ecosystems and it requires to give additional energy to the solar one, in form of external inputs. The objective of agriculture is to manipulate the energy flows with the purpose of obtaining a certain net productivity as a product (grains, forage, meat, milk, etc.) and that necessarily implies an energy contribution (Flores & Sarandón, 2014).

At the present time, it is generally thought about energy necessities in terms of fuel, ignoring the contribution of nature and human beings, without noticing that the energy used in the services and obtaining of the material can be bigger than that of the fuels used in many processes (Izursa, 2011). Today’s economic development has been reached at the cost of the environment detriment, contaminating soil, water and air and exceeding their regeneration capacity. This has happened since it is the market which decides what will be produced, how to make it and how to distribute it, disregarding the services offered by the nature (to obtain the product) when defining the prices (Roque, 2016).

The combustion in excess of fossil hydrocarbons and other non-renewable resources, together with their intensive usage that diminishes the regeneration capacity of the renewable ones, threatens the life on Earth, evidenced in the global climate change that continues growing instead of attenuating. The concern of reverting this situation has taken some nations, among them Cuba, to commit in reaching objectives and goals for the sustainable development with date limit in the 2030.

In the achievement of the sustainability in food production and security, the efficient use of the energy that flows in the agricultural processes in form of natural resources, products and services, plays a fundamental part because it is the support of the ecosystems and is responsible for an important economic expense. The objective of the present revision is to establish the bases for the implementation of the methodology of emergetic synthesis, which offers different ways for the analysis of the energy efficiency of the agrarian production systems and, consequently, it allows increasing the efficiency in the management decision making on them.

The term “emergy” was proposed by Odum (1988), in the face of the necessity of, not only quantifying the energy contained in the product or final service, but the whole energy invested in it; and he defined it as "the sum of the whole energy in a way, necessary to develop a flow of energy in another way, in a certain time”. More recently, Aguilar et al. (2015), define that emergy is "the quantity of energy that has been well utilized in a direct or indirect way in the generation of a certain good or service with the objective of analyzing the different contributions of energy flows (nature and economy) under a common unit, the solar emjoule (seJ) ".

In correspondence to that defined by these authors, the emergetic analysis would be the methodology of scientific base that counts the environmental and the economic values, making use of Economy, Theory of Systems, Thermodynamics, Biology and the new principles of open system operation (Ortega et al., 2002).

To increase the investigations about the monetary value of the ecosystem services contributes to attract the support of the political and market actors, to approach the environmental problems and to contribute in the conservation of the ecosystems; since there is where the outline of payments by environmental services is configured, and that is an instrument utilized in public policies in some countries and sectors that proposes to compensate the users of the land for the positive environmental outsources that generate through the adoption of sustainable agricultural practices (González y Serna, 2018).

The economic human systems produce materials and fuels to support the development of populations and cultures. However, human beings are only a small part of the great biosphere that includes forests, oceans, mountains, valleys, lands, rivers and the atmosphere. Ultimately, they are not only the human beings and their money those that determine what it is important, but it is the energy of the world. It would have then, much sense to measure this system by means of the energy flow, because it would be considered the contribution of nature (Izursa, 2011).

The starting point of emergy or emergetic synthesis like study field is that different energy types can be compared using conversion factors that show the quantity of equivalent energy types (Ortega et al., 2002; Flores y Sarandón, 2014; Stark et al., 2016). When connecting different energy types, several parts can be associated and the complexity can be visualized in a simple way, using diagrams, from which calculations of flows and deposits are made (Odum, 1996; Izursa, 2011). Many energy units diluted are needed to form a unit of concentrated energy. For example, 4 J of coal are required to produce 1 J of electricity, and 1 000 J of solar light to obtain 1 wooden J. The necessary total energy to obtain a product is the energy accumulated in that product (Odum y Odum, 2003; Izursa, 2011).

The emergetic synthesis is based on the study of biogeophysical and socio-economic flows of matter and energy that are exchanged among the constituent elements of the socio-ecological systems under the same base (Aguilar et al., 2015).

All the processes of self-organization of systems (example: ecosystems), like it has been mentioned, are governed by the second law of Thermodynamics, because the energy that passes from an inferior level to another superior of self-organization is smaller in each step, since there is no a hundred percent efficiency in the transformation process. However, the necessary energy for the construction of a higher level of self-organization is higher every time as the system becomes more complex, that is to say, as it advances in the organization chain (Bravo et al., 2018).

This observation implies that, even when 1 joule of solar energy, 1 joule of coal or 1 joule of electricity, represent the same "quantity" of energy (1 joule), they do not represent the same "quality", in the sense of the potential these different types of energy sources have to act on the group of the system, that is to say, in the necessity that the system has of receiving bigger or smaller quantities of less concentrated energy to generate each of them (Bravo et al., 2018). It is concluded then, that a hierarchy of energy exists according to its quality or potential to influence in the system and it goes from not very concentrated energy sources (as the sun) to those very concentrated ones (as the petroleum) (Odum y Odum, 2003).

Solar energy is selected as the reference energy, because in the emergetic analysis, it is supposed that this is the main entrance of not very concentrated energy to the ecosphere. Therefore, the transformity would have units of energy seJ/unidad (solar equivalent joules / energy) (Bravo et al., 2018).

Besides emergy, diverse methodologies of environmental administration exist as Life Cycle Analysis (LCA) and Evaluation of Multicriterion (EMC), to mention some that allow analyzing the production with energy approaches to design more sustainable systems, in which the imports of inputs and the polluting emissions decrease (Odum y Odum, 1981). Opportunities can be identified in the different productive stages and to carry out an inventory of energy inputs used (Aguilar et al., 2015).

To achieve an integration of all the relationships man-nature in an ecosystem, the emergetic analysis separates the entrances of renewable and not renewable sources. These distinctions make possible to define the emergetic indexes that provide the tools for the sustainability decision making, especially when there are different alternatives (Brown et al., 2012; Bravo et al., 2018).

According to that outlined by Aguilar et al. (2015), the Emergetic Intensity is equal to the real value of the product, that is to say, all emergy used in the production of a certain quantity of the product. Three main types of emergetic intensity exist: Transformity (in seJ J-1), Specific Emergy (in seJ g-1) and Emergy per Monetary Unit (in seJ $-1).

The transformity of a product measures the energy quality and its hierarchical position in the universal energy. As bigger is the number of transformations of necessary energy for the elaboration of a product or the execution of a process, bigger will be the value of its transformity, being bigger also the importance of the resource for the ecosystems and for the human beings. This approach facilitates to visualize and to quantify, in a dynamic way, the flows of natural resources, environmental services coming from nature and of the impacts of anthropic activities, allowing the understanding of the limits in each ecosystem and the establishment of goals and objectives to guarantee the support capacity, that is to say, it determines the sustainability of the systems (Aguilar et al., 2015).

El agotamiento de energía fósil hace eminente optimizar la eficiencia en el uso de la energía disponible, más, cuando ello condiciona la calidad de vida de millones de personas, que por diversas razones poseen restricciones al acceso de este recurso indispensable (Montico et al., 2006).

En los agroecosistemas, además de la energía solar, se utiliza energía de otras fuentes, principalmente energía fósil derivada del petróleo (Suárez et al., 2017). Por definición, la agricultura implica la modificación de los ecosistemas naturales y, esto requiere suministrar energía adicional a la solar, en forma de insumos externos. El objetivo de la agricultura es manipular los flujos de energía con el propósito de obtener una cierta productividad neta que pueda ser extraída como producto (grano, forraje, carne, leche, etc.), por lo que es necesario realizar un aporte de energía (Flores y Sarandón, 2014).

En la actualidad se tiende a pensar sobre las necesidades de energía en términos de combustible, haciendo caso omiso a la contribución de la naturaleza y los seres humanos, sin percatarse que la energía utilizada en los servicios y obtención del material puede ser mayor que la de los combustibles utilizados en muchos procesos (Izursa, 2011).

El desarrollo obtenido hasta el momento en la economía ha sido a costa del detrimento del medio ambiente, contaminando el suelo, el agua, el aire y su capacidad de regeneración. Esto ha ocurrido ya que el mercado es quien decide lo que se va a producir, cómo hacerlo y cómo distribuirlo; despreciándose al definir los precios, los servicios que brinda la naturaleza para obtener el producto (Roque, 2016).

La combustión en demasía de hidrocarburos fósiles y otros recursos no renovables, unido al manejo intensivo, que le resta capacidad de regeneración a los renovables, amenaza la vida en la Tierra con evidencia en el cambio climático global que lejos de atenuarse continúa creciendo. La preocupación de revertir esta situación ha llevado a algunas naciones, entre ellas Cuba, a comprometerse en alcanzar objetivos y metas para el desarrollo sostenible con fecha límite en el 2030.

En el logro de la sostenibilidad en la producción de alimentos y la seguridad alimentaria, desempeña un papel fundamental el uso eficiente de la energía que fluye en los procesos agropecuarios en forma de recursos naturales, productos y servicios; pues esta constituye el sostén de los ecosistemas y es responsable de un importante gasto económico. El objetivo de la presente revisión es establecer las bases para la implementación de la metodología de síntesis emergética, la cual brinda diferentes salidas para el análisis de la eficiencia energética de los sistemas de producción agrarios y consecuentemente permite incrementar la eficiencia en la toma de decisiones de gestión sobre los mismos.

El término "Emergía" fue propuesto por Odum (1988), ante la necesidad de cuantificar no sólo la energía contenida en el producto o servicio final, sino toda la energía invertida en él; y lo definió como «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». En publicaciones más recientes Aguilar et al. (2015), plantean que Emergía, es «la cantidad de energía que ha sido empleada de forma directa o indirecta en la generación de un determinado bien o servicio con el objetivo de analizar las diferentes contribuciones de flujos energéticos (naturaleza y economía) bajo una unidad común, el emjoule solar (seJ)».

En correspondencia a lo planteado por estos autores, el análisis emergético sería la metodología de base científica que contabiliza el valor ambiental y el valor económico, haciendo uso de la Economía, la Teoría de Sistemas, la Termodinámica, la Biología y los nuevos principios del funcionamiento de sistemas abiertos (Ortega et al., 2002).

Aumentar las investigaciones sobre el valor monetario de los servicios ecosistémicos contribuye a atraer el apoyo de los actores políticos y de mercado, para abordar los problemas ambientales y contribuir en la conservación de los ecosistemas; ya que es allí donde se configura el esquema de pagos por servicios ambientales, instrumento empleado dentro de política pública en algunos países y sectores, que propone compensar a los usuarios de la tierra por las externalidades ambientales positivas que generan a través de la adopción de prácticas agrícolas sostenibles (González y Serna, 2018).

Los sistemas económicos humanos producen materiales y combustibles para apoyar al desarrollo de las poblaciones y culturas. Sin embargo, los seres humanos son sólo una pequeña parte de la gran biosfera que incluye bosques, océanos, montañas, valles, tierras, ríos y la atmosfera. En última instancia, no son sólo los seres humanos y su dinero los que determinan qué es importante, sino es la energía del mundo. Tendría entonces, mucho sentido medir este sistema mediante el flujo de energía, pues se consideraría la contribución de la naturaleza (Izursa, 2011).

El punto de partida de la emergía o síntesis emergética como campo de estudio es que se pueden comparar diferentes tipos de energía utilizando factores de conversión que muestran la cantidad de tipos de energía equivalentes (Ortega et al., 2002; Flores y Sarandón, 2014; Stark et al., 2016). Al conectar diferentes tipos de energía se puede asociar varias partes y visualizar la complejidad de una manera sencilla, utilizando diagramas, a partir de los cuales se hacen cálculos de flujos y depósitos (Odum, 1996; Izursa, 2011). Se necesitan muchas unidades de energía diluida para formar una unidad de energía concentrada; por ejemplo, se requieren 4 J de carbón para producir 1 J de electricidad, y 1 000 J de luz solar para obtener 1 J de madera. La energía total necesaria para obtener un producto es la energía acumulada en ese producto (Odum y Odum, 2003; Izursa, 2011).

La síntesis emergética se fundamenta en el estudio de los flujos biogeofísicos y socio-económicos de materia y energía que se intercambian entre los elementos constituyentes de los sistemas socio-ecológicos bajo una misma base (Aguilar et al., 2015).

Todos los procesos de auto-organización de sistemas (ejemplo: ecosistemas), como se ha mencionado, están regidos por la segunda ley de la ter modinámica, pues la energía que pasa de un nivel inferior a otro superior de la auto-organización es menor en cada escalón, dado que no existe una eficiencia del cien por ciento en el proceso de transformación; pero la energía necesaria para la construcción de niveles más altos de la auto-organización es cada vez mayor conforme el sis tema se hace más complejo, es decir, conforme avanza en la cadena de organización (Bravo et al., 2018).

Esta observación implica que 1 joule de energía solar, 1 joule de carbón o 1 joule de electricidad, aunque re presentan la misma «cantidad» de energía (1 joule), no representan la misma «calidad», en el sentido del poten cial que tienen estos distintos tipos de fuentes energéti cas para actuar sobre el conjunto del sistema, es decir, en la necesidad que tiene el sistema de recibir mayores o menores cantidades de energía menos concentrada para generar cada una de ellas (Bravo et al., 2018). Se concluye entonces que existe una jerarquía de energías según su calidad o potencial para influir en el sistema, que va desde fuentes de energía poco con centradas (como el sol) hasta aquellas muy concentra das (como el petróleo) (Odum y Odum, 2003).

La energía solar es seleccionada como la energía de refe rencia, pues en el análisis emergético se supone que ésta es la principal entrada de energía poco concentrada a la ecosfera. Por tanto, la transformidad tendría unidades de seJ/unidad de energía (joules equivalentes solares/uni dad de energía) (Bravo et al., 2018).

Además de la emergía, existen diversas metodologías de gestión ambiental como el Análisis de ciclo de vida (LCA) y la Evaluación Multicriterio (EMC), por citar algunas, que permiten analizar la producción con criterios energéticos para diseñar sistemas más sustentables, en los cuales se reducen las importaciones de insumos y las emisiones contaminantes (Odum y Odum, 1981). Se pueden identificar oportunidades en las diferentes etapas productivas y realizar un inventario de insumos energéticos usados (Aguilar et al., 2015).

Para lograr una integración de todas las relaciones hom bre-naturaleza en un ecosistema, el análisis emergético separa las entradas de fuentes renovables y no renovables. Estas distincio nes hacen posible definir los índices emergéticos, que proveen las herramientas para la toma de decisiones de sustentabilidad, especialmente cuando se tratan diferen tes alternativas (Brown et al., 2012; Bravo et al., 2018).

De acuerdo a lo planteado por Aguilar et al. (2015), la Intensidad Emergética equivale al valor real del producto, o sea, toda la emergía utilizada en la producción de una determinada cantidad del producto. Existen tres principales tipos de Intensidad Emergética: Transformidad (en seJ J^-1), Emergía Específica (en seJ g^-1) y Emergía por Unidad Monetaria (en seJ $^-1).

La transformidad de un producto mide la calidad de energía y su posición jerárquica en la energía universal. Cuanto mayor sea el número de transformaciones de energía necesaria para la elaboración de un producto o la ejecución de un proceso, mayor será el valor de su transformidad, siendo mayor también la importancia del recurso para los ecosistemas y para los seres humanos. Este abordaje posibilita visualizar y cuantificar de forma dinámica los flujos de los recursos naturales, servicios ambientales provenientes de la naturaleza y de los impactos de actividades antrópicas, permitiendo la comprensión de los límites en cada ecosistema y el establecimiento de metas y objetivos para garantizar la capacidad de soporte, es decir, determina la sustentabilidad de los sistemas (Aguilar et al., 2015).