Contaminación Atmosférica . Mitigación y adaptación a través de la nutrición animal

30/03/2015

Formulación Investigación

Formulación Investigación Sostenibilidad

Escrito por: Dr. Salvador Calvet Sanz
Ingeniero Agrónomo, Instituto de Ciencia y Tecnología Animal
Universitat Politècnica de València
Revista: NutriNews Marzo 2015

¿La ganadería , una actividad contaminante?

La actividad ganadera intensiva supone, por su propia naturaleza, una fuente de contaminación del medio ambiente.

La contaminación de la atmósfera es tal vez el ámbito al que en los últimos años se le ha prestado más atención por parte de la Administración y los investigadores.

 

¿Cuál es la importancia real de las emisiones ganaderas?

En este artículo se revisan las principales emisiones de la ganadería intensiva, sus efectos y sus formas de reducción, con especial énfasis en la nutrición animal.

Las emisiones más conocidas son las de metano (CH4), que proceden de los procesos de digestión – fermentación entérica, especialmente de los rumiantes- y de descomposición de los estiércoles en condiciones de falta de oxígeno – por ejemplo en las balsas de purines -.

Igual que el dióxido de carbono emitido por la quema de combustibles, la emisión de gas metano contribuye al cambio climático

1 Kg de CH4 equivale a 21 kg de CO2

1 kg de N2O equivale a 310 kg de CO2

Por otro lado, no es tan conocido pero, cuando aplicamos los estiércoles y purines a los campos, también, se produce otro gas con efecto invernadero: el óxido nitroso (N2O).

Aunque estos gases, metano y nitroso se emiten en cantidades relativamente pequeñas, su peligro como gases efecto invernadero es elevado y al expresarles en CO2 equivalente, su efecto se magnifica. (ver figura 1)

Las principales fuentes son las explotaciones ganaderas que emiten el metano entérico del ganado bovino y la gestión de los purines líquidos del ganado bovino y porcino.

La ganadería contribuye en nuestro país a aproximadamente un 10% del total de emisiones de gases efecto invernadero

Aunque, de lejos, la ganadería no es el primer sector contaminante (el primer puesto lo tiene la producción de energía) tampoco es una fuente de contaminación despreciable.

Aunque menos conocido, la ganadería es especialmente contaminante por sus emisiones de amoniaco (NH3)

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 Figura 2. Media de pérdidas de nitrógeno amoniacal en las diversas fases de la producción animal (EPA , National Emissions Estimate)

 

Una parte sustancial del nitrógeno contenido en el estiércol excretado se emite en forma de NH3, como consecuencia de la volatilización del nitrógeno amoniacal que contiene, durante las fases antes mencionadas.

A nivel práctico, el efecto más conocido de esta emisión es que su acumulación ocasiona la irritación de ojos y vías respiratorias, especialmente en alojamientos poco ventilados.

Tiene un efecto negativo sobre el estado sanitario de la explotación e incluso en la salud de los trabajadores.

Por ello, es recomendable mantener una ventilación mínima (incluso en invierno) que asegure una suficiente entrada de aire fresco en las naves evacuando al exterior el NH3 emitido.

Sin embargo, una vez emitido a la atmósfera, el NH3 es transportado en el aire a largas distancias ocasionando importantes problemas en los ecosistemas naturales.

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Figura 3. Pérdidas de nitrógeno asociadas a las emisiones de NH3 a la atmósfera, en las distintas fases de la gestión del estiércol.

 

 

Como media, entre un 30% y un 50% del nitrógeno excretado por los animales se emite a la atmósfera como NH3 antes de su aplicación a campo.

Las emisiones de NH3 y N2O contribuyen en gran medida a los efectos conocidos como eutrofización – enriquecimiento excesivo en nutrientes – y acidificación de los suelos.

Cerca del 70% de las emisiones del NH3 proceden de la actividad ganadera, fundamentalmente de la ganadería porcina y bovina.

 

La emisión de material particulado por la ganadería es una forma de contaminación estudiada recientemente tanto por sus efectos en la higiene de la propia granja como fuera de ella.

Se conoce que los niveles de PM (PM, de sus siglas en inglés, Particulate Matter) en el interior de algunos tipos de granjas, al igual que el NH3, alcanzan valores elevados que están relacionados con problemas respiratorios de los animales y de los propios operarios.

Sus efectos son tanto directos -actuan directamente sobre las vías respiratorias- como indirectos -sirven como vector para transporte de microorganismos-.

PM es normalmente de origen orgánico (piel, pelos, deyecciones, material de cama, pienso, etc) y suelen recibir por tanto el nombre de “bioaerosoles”.

A través de la ventilación, el PM sale al exterior de las explotaciones ganaderas donde contribuye, junto con otras fuentes de partículas, a empeorar la calidad del aire en su entorno.

Al existir evidencias de que tanto los gases con efecto invernadero como el NH3 tienen efectos a nivel global, los países están suscribiendo acuerdos para reducir su emisión.

nh3

En el caso de los gases efecto invernadero, el Protocolo de Kioto supuso una primera propuesta de reducción que debería renovarse, tal vez durante la cumbre que tendrá este año 2015 en París.

Las conclusiones del último informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) son bien claras: si no se reducen prácticamente a cero las emisiones durante este siglo, las consecuencias sobre el clima pueden ser imprevisibles.

Todas las previsiones apuntan a que alrededor del año 2100 el incremento de temperatura media en la tierra será de entre 2 y 6 grados, con cambios en el reparto de las precipitaciones.

Estos cambios afectarán directamente a la ganadería a través de las propias condiciones ambientales más adversas (por ejemplo olas de calor), pero también indirectamente a través los cultivos y pastos necesarios para su alimentación.

Dado el importante peso de la ganadería en las emisiones de NH3, el sector  ganadero emprenderá acciones para reducirlas

 

Por tanto, aunque la ganadería suponga una proporción relativamente menor en comparación con otros sectores, deberá responder en las próximas décadas a la necesidad de reducir estas emisiones.

estiercol2

 

En el caso del NH3 el Protocolo de Gotemburgo (1999), en el ámbito de la UE, obliga a reducir las emisiones. Actualmente se encuentran en revisión los nuevos límites de emisiones para el año 2030.

Pero, ¿cuáles son las opciones para reducir las emisiones?

 

 

Estrategias nutricionales para reducir emisiones de NH3

En los últimos años, se ha mejorado notablemente el conocimiento de las cantidades emitidas en cada fase de la gestión del estiércol y también de los mecanismos para reducir esa contaminación.

Las principales estrategias que permiten reducir las emisiones de NH3 aunque a diferentes costes que pueden ser asumidos o no por el sector, son esencialmente :

  • Nutrición animal
  • Diseño de las granjas
  • Gestión y sistemas de tratamiento del estiércol
  • Sistemas de aplicación de estiércoles y purines a campo

Pero, de entre ellas, la nutrición animal juega un papel esencial tal y como veremos a continuación.

Por su naturaleza, es bien conocido que los animales no digieren la totalidad de nutrientes que ingieren, sino que estos tienen una determinada digestibilidad.

En la práctica, eso se traduce en que una proporción variable de los nutrientes ingeridos (p. ej. nitrógeno, carbono, fósforo, energía, etc.) acaba en las excreciones de los animales y constituye la fuente de los principales contaminantes ambientales antes mencionados.

La clave en nutrición es mejorar la digestibilidad de la proteína para reducir el potencial contaminante desde el inicio

 

Por ejemplo, en función de la especie animal, raza o genética, alimentación y régimen de estabulado, entre el 40% y el 80% del nitrógeno que ingieren los animales termina formando parte de las deyecciones.

Cuanto mayor sea la proporción de nitrógeno excretado, mayor será la emisión posterior de NH3 y viceversa.

Simplemente por el hecho de que el animal sea capaz de aprovechar mejor el alimento se reduce el nitrógeno que excreta, y por tanto se reducirá el NH3 emitido en los alojamientos, la gestión del estiércol y su aplicación a campo.

Si el animal aprovecha mejor el alimento se reducen las emisiones de metano que excreta

 estiercol

Así, los métodos utilizados para reducir las emisiones a través de la dieta son :

Reducir el exceso de proteína en la dieta conseguimos reducir el nitrógeno excretado en la orina , lo que implica una menor de emisión de NH3.

  Modificar los niveles de fibras o grasas tienen efectos que también han sido estudiados, aunque en muchas ocasiones dependen del tipo de fibra o grasa y de la especie, por lo que no es posible dar una recomendación genérica.

El exceso de proteína ingerida se elimina principalmente a través de la orina en forma de urea, que es un compuesto que rápidamente genera NH3

La clave es conocer qué formulación permite mantener una productividad adecuada sin que el encarecimiento en el precio del pienso exceda el ahorro en la cantidad de pienso consumido.

Las estrategías de reducción de NH3 ya se utilizan en muchas especies por sus ventajas técnicas y económicas especialmente en monogástricos: alimentación por fases y reducción de proteína bruta con suplemento de aminoácidos esenciales.

Toda estrategia que mejora la eficiencia en la utilización de los piensos supone automáticamente un beneficio ambiental

Sin embargo, existen diferencias notables entre animales rumiantes y monogástricos(1) .

(1) Estos aspectos se tratarán más en detalle en futuros artículos sobre esta temática que publicaremos en próximas ediciones. 

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Estrategias nutricionales para reducir la emisión de CH4

Dado que el metano entérico producido por los animales constituye una pérdida de energía para el animal, esta emisión ha sido ampliamente estudiada tanto por nutricionistas como por especialistas en medio ambiente.

Las principales formas de reducir el metano entérico de los rumiantes son :

  • Técnicas nutricionales
  • Modificaciones del rumen 
  • Mejora productiva a través del manejo
  • Selección genética

Multitud de estudios han cuantificado estas emisiones, que suelen expresarse como la proporción de la energía bruta ingerida por el animal que se emite como CH4 y que a modo de ejemplo oscila alrededor del 1.5% en cerdos adultos y del 6% en vacas lecheras.

Los contenidos y tipos de grasa, fibras y carbohidratos son los principales factores nutricionales que afectan a estas emisiones.

La composición de las raciones ingeridas por los rumiantes determinará en gran medida el CH4 entérico que estos animales puedan generar.

Los rumiantes emiten menos metano cuanto mayor sea el contenido en grasa y la digestibilidad de sus raciones

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Tampoco debemos olvidar que por su propia naturaleza, la fermentación de los rumiantes les permite aprovechar alimentos que los monogástricos no pueden, siendo el CH4 emitido un “peaje ambiental” por ese servicio.

 

Pero, ¿puede darse alguna recomendación práctica?

En un futuro abordaremos con más detalle este tema, y veremos que a nivel científico se han estudiado multitud de opciones para reducir el CH4 entérico de los animales, aunque gran parte de ellas son poco efectivas o comprometen la producción.

A nivel práctico las técnicas nutricionales por sí mismas permiten reducción de estas emisiones de no más del 15%, aunque pueden conseguirse mejores resultados de forma conjunta con otras técnicas.

La selección genética y modificación del rumen, sin embargo, sí parecen ser técnicas más prometedoras

El metano que se emite durante el almacenamiento de los purines responde en gran medida a su manejo (grado de aireación y tiempo de acumulación), pero también a la propia cantidad y composición del purín excretado.

Por ejemplo, al contrario que en la fermentación entérica, el mayor contenido en grasa de los purines está asociado a una mayor producción de metano.

La alimentación tiene un papel indirecto, pues modificaciones en la dieta permiten modificar las cantidades y composición de las excretas.

El purín también puede ser utilizado para la generación de energía mediante la producción de biogás, en cuyo caso conviene que el purín tenga la mayor capacidad de emisión de CH4.

Los efectos de la nutrición dependerán en gran medida del tipo de animal, y por tanto no puede darse una recomendación general para reducir o incrementar esta emisión.

El crecimiento demográfico global en los próximos años generará una mayor demanda de productos ganaderos, pero también una mayor competencia por las materias primas.

Al escenario internacional de materias primas de los últimos años, deberemos añadir los efectos previsiblemente negativos del cambio climático en cosechas y pastos, de forma que la alimentación animal jugará un papel esencial en esa adaptación. Para ello, seguramente necesitaremos utilizar nuevas materias primas, aprovechar mejor los subproductos locales y optimizar los sistemas de producción agrarios.

El sector ganadero deberá adaptarse a los retos que le planteará el cambio climático en las próximas décadas

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