Research article

Labour demand, economic profitability, energy efficiency, and greenhouse gas emissions: A comparative assessment of mechanization scenarios across yield gradients in oil palm crops in Colombia^☆

Besoins en main d’œuvre, rentabilité économique, efficacité énergétique et émissions de gaz à effet de serre : Comparaison de scénarios de mécanisation en fonction des rendements chez le palmier à huile en Colombie

¹ Research Results Validation Unit, Oil Palm Research Center (Corporación Centro de Investigación en Palma de Aceite - Cenipalma), Paratebueno, Cundinamarca, Colombia
² Agronomy Program, Cenipalma, Oil Palm Research Center (Corporación Centro de Investigación en Palma de Aceite - Cenipalma), Paratebueno, Cundinamarca, Colombia
³ General Managment, Cenipalma, Oil Palm Research Center (Corporación Centro de Investigación en Palma de Aceite - Cenipalma)
⁴ Processing Program - Biorefinery and Sustainability Area, Oil Palm Research Center (Corporación Centro de Investigación en Palma de Aceite - Cenipalma), Paratebueno, Cundinamarca, Colombia

^* Corresponding author: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Received: 6 September 2025
Accepted: 16 January 2026

Abstract

Sustainable intensification of perennial oil palm production systems requires balancing energy efficiency, economic profitability, greenhouse gas emission, and labour requirements. This study evaluated three mechanization scenarios (manual, semi-mechanized with standard capacity equipment’s and semi-mechanized with high-capacity equipment’s) across five yield levels (15–35 t FFB ha⁻¹ yr⁻¹; FFB = Fresh Fruit Bunches), based on data from 26 plantations in the Colombian Orinoquia Natural Region. Methodologies included energy analysis, economic evaluation, life cycle assessment of Greenhouse Gas emissions (GHG), and labour demand quantification. Results demonstrate that yield intensification constitutes the primary driver of systemic efficiency, with energy ratios improving from 2.10 to 2.42 and emissions decreasing from 84.8 to 66.3 kg CO₂ t^⁻1 FFB. Semi - mechanized systems contribute directly to intensification by enabling precise input applications and timely execution of agronomic practices, particularly in fertilization and harvesting. Semi-mechanized systes with high capacity equipment’s reduces labour demand by 26–46% compared to manual systems and facilitates scalable operations. It also emerges as the most profitable scenario, with economic viability achieved from 15 t FFB ha^⁻1 yr^⁻1.

Résumé

L’intensification durable des systèmes de production d’huile de palme demande d’atteindre un équilibre entre l’efficacité énergétique, la rentabilité économique, les émissions de gaz à effet de serre et les besoins en main d’œuvre. Trois scénarios de mécanisation (manuel, semi-mécanisé avec des équipements de capacité standard et semi-mécanisé avec des équipements de grande capacité) pour cinq niveaux de rendement différents (15–35 t de régimes de fruits frais (RFF) ha⁻¹ an⁻¹) ont été évalués dans la région de l’Orénoque, en Colombie, en utilisant les données issues de 26 plantations différentes.

Les méthodologies étudiées ici reposent sur une analyse énergétique, une évaluation économique, une analyse du cycle de vie des émissions de gaz à effet de serre (GES) et une quantification de la demande en travail. Les résultats montrent que l’intensification des rendements est le principal moteur de l’efficacité du système, avec des ratios énergétiques qui passent de 2,10 à 2,42 et des niveaux d’émissions qui diminuent de 84,8 à 66,3 kg CO₂ t⁻¹ de RFF.

Les systèmes semi-mécanisés contribuent directement à l’intensification, en permettant un épandage précis des intrants et une exécution opportune des travaux agricoles, notamment des fumures et de la récolte des régimes. Les systèmes semi-mécanisés, qui font appel à du matériel plus performant, permettent de réduire la demande en main-d’œuvre de 26 à 46% par rapport aux systèmes manuels et facilitent les opérations à grande échelle. Ils présentent également le scénario le plus rentable, avec une viabilité économique atteinte dès 15 t de RFF ha⁻¹ an⁻¹.