La alimentación de rumiantes principal alternativa para la disminución de las emisiones de metano y la seguridad alimentaria

Publicado: 7 de junio de 2021

Por: *Noé Zúñiga-González1, Pedro Abel Hernández-García1, Noé Zúñiga-Martínez2, Rosa Elena Martínez-Olvera3, Enrique Espinoza-Ayala1. 1Centro Universitario UAEM Amecameca. 2Universidad Abierta y a Distancia de México. 3Plantel Sor Juana Inés de la Cruz de la UAEM.

Resumen

Para 2050 la población mundial será de 9100 millones de personas, por lo que se requerirá la intensificación agropecuaria para incrementar en un 70% la producción de alimentos, lo que permita satisfacer las demandas de una población creciente. El objetivo de esta revisión documental fue el de analizar los efectos de la alimentación animal en la producción de metano en los rumiantes y las alternativas para la disminución de este gas de invernadero. Determinando que los rumiantes contribuyen a la emisión y acumulación de metano, por lo tanto el metano es un subproducto de la digestión y la fermentación ruminal que sufren los alimentos, que en términos de energía es una pérdida entre el 2 y el 12% de energía bruta dependiendo del tipo de consumo o composición de la dieta, por lo que una disminución de metano del 25% en los rumiantes puede resultar en incrementos de 1 litro de leche en vacas en producción y de 75g/d de incremento de peso en bovinos de carne. En términos ambientales los rumiantes contribuyen a la pérdida de biodiversidad, a la deforestación, degradación y erosión de los suelos, así mismo sus emisiones de gases de efecto invernadero contribuyen al cambio climático y al calentamiento global. Actualmente la producción animal requiere de prácticas sostenibles y amigables con el ambiente, utilizando alimentos adecuados que permitan disminuir las emisiones de CH₄, al mismo tiempo favorezcan mayor producción de carne y leche, generando mayor disponibilidad de alimentos pecuarios impactando en la seguridad alimentaria.

Palabras clave: Cambio climático, Gases de efecto invernadero, alimento, rumiantes, metano.

INTRODUCCIÓN

Se prevé que para el año 2050 la población mundial se incremente en más de un tercio, o 2300 millones de personas, de acuerdo con estas proyecciones para alimentar a una población de 9100 millones de personas, se requiere aumentar la producción de alimentos en un 70%

(FAO, 2009a; FAO, 2009b).

No obstante, el incremento en la producción de alimentos para satisfacer la demanda debe suceder mientras se intenta eliminar el hambre y la pobreza, usando de forma eficiente los recursos naturales, la conservación de la biodiversidad (López-Vigoa et al., 2017), el uso racional del agua, la disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) antropogénicos y la generación de políticas de adaptación y mitigación contra el cambio climático.

La mayor demanda de alimentos de origen animal se debe suplir, en gran medida, por los sistemas de producción animal, por lo que la intensificación pecuaria en la actualidad es una realidad que ha permitido satisfacer esta demanda (Chará et al., 2015). Sin embargo, estos sistemas han causado impactos negativos en los ecosistemas dañando los recursos naturales, emitiendo GEI, entre ellos el metano (CH₄) que influyen directamente en el cambio climático. El objetivo de esta revisión es el de analizar los diferentes factores involucrados en las emisiones de CH₄, y otros GEI producto de los rumiantes, así como la contribución de las actividades agropecuarias, su impacto ambiental, los efectos de la alimentación y las alternativas para la disminución de estos gases de invernadero en los sistemas ganaderos para garantizar una seguridad alimentaria.

MATERIAL Y MÉTODOS

El estudio fue de orden documental, dado que se hizo una revisión de investigaciones en donde se mencionan las alternativas para disminuir la emisión de gases de efecto invernadero, aunado al incremento de la seguridad alimentaria. Para cumplir el objetivo se seleccionaron artículos representativos usando como criterio de selección, que se encontraran publicados en revistas incluidas en el Journal Citation Research (JCR) e información de reportes gubernamentales oficiales, para posteriormente ser analizado.

La ganadería y su papel en el cambio climático

La ganadería es la actividad humana que ocupa una mayor superficie de tierra. El área total dedicada al pastoreo equivale al 26% de la superficie terrestre, mientras que el área destinada a la producción de forrajes representa el 33% del total de tierra cultivable. En total, a la producción ganadera se destina el 70% de la superficie agrícola y el 30% de la superficie terrestre del planeta. La ganadería, provee aproximadamente el 30% de la proteína para consumo humano en el mundo y contribuye al bienestar de mil trescientos millones de personas, pero al mismo tiempo, impacta negativamente al medio ambiente. (Steinfeld et al., 2009).

Por otra parte, Gerber et al. (2013) indican que la ganadería contribuye con 7,1 gigatoneladas (GT) de dióxido de carbono equivalente (CO₂-eq) por año, lo que representan el 14.5% de las emisiones de GEI inducidas por el ser humano, impactando de manera importante en el cambio climático. La mayor cantidad de emisiones de GEI se deben a la producción de carne y leche de vacuno, pues contribuye con el 41% y el 29% respectivamente; por otra parte, las emisiones de GEI por la producción y elaboración de piensos y la fermentación entérica debida a los animales rumiantes son las dos fuentes principales representando el 45% y el 39% respectivamente; así mismo el almacenamiento y elaboración del estiércol representa el 10%.

Los rumiantes y sus emisiones de metano y otros gases de efecto invernadero

La ganadería contribuye a la emisión y acumulación de CH₄ en forma directa con la digestión microbiana anaeróbica de los alimentos en el tracto digestivo, lo cual se conoce como fermentación entérica. Los rumiantes producen, aproximadamente, el 97% del CH₄ emitido anualmente por los animales domésticos (Johnson et al., 2000). De los GEI, este gas es el segundo mayor contribuyente al efecto invernadero y responsable del 18% de este fenómeno (Moss et al., 2000).

El CH₄ es un subproducto final de la digestión y la fermentación ruminal que sufren los alimentos, que en términos de energía constituye una pérdida y en términos ambientales contribuye al calentamiento y al cambio climático global. La investigación en nutrición animal se ha enfocado en su mayor parte a encontrar métodos para reducir las emisiones de CH₄ debido a la ineficiencia energética que ocurre en el rumen, y no por el rol del CH₄ en el calentamiento global. Sin embargo, recientemente se ha prestado más atención a su contribución potencial al cambio climático (Bonilla et al., 2012) a través de los objetivos de desarrollo sostenible (ODS). Por lo tanto, el CH₄ puede ser exhalado o eructado por el animal. En condiciones normales, los rumiantes consumen forrajes que, mediante los procesos digestivos y la actividad fermentativa en el rumen, son convertidos, principalmente, en ácidos grasos volátiles (AGV), amonio (NH₄⁺), hidrógeno (H₂) y CO₂. Las bacterias metanogénicas o archaea usan H₂ para reducir el CO₂ a CH₄ en una serie de reacciones que involucran un gasto del 2 al 12% de la energía consumida por los animales (Johnson et al., 1995; Buitrago-Gillen et al., 2018). Por otra parte, Johnson et al. (1995), demostraron que el ganado rumiante produce de 250 a 500 litros de CH₄ al día.

Efectos de la alimentación de los rumiantes en la mitigación de CH₄

Las emisiones entéricas de CH₄ representan pérdidas de energía entre 2 al 12% de la ingesta de energía bruta en los rumiantes, dependiente del nivel del consumo de alimento y tipo o composición de la dieta. Por lo que una disminución de CH₄ del 25% en los rumiantes, puede resultar en incrementos de 1 L de leche al día en vacas de alta producción, y de 75 g/d de incremento de peso en bovinos productores de carne (Polin et al., 2014). Por otra parte, las emisiones de los GEI emitidos por los rumiantes, representan más del 75% del total de las emisiones de CO₂-eq provenientes del ganado (Steinfeld et al., 2009).

Carmona et al. (2005), señalan que la manipulación de la dieta de los rumiantes se considera una alternativa viable para aminorar la producción de CH₄ y a la par disminuir las pérdidas energéticas en el animal. También mencionan que existen evidencias que muestran que la tasa de emisión de CH₄, por fermentación entérica, se relaciona con el alimento consumido, indicando que entre los factores que influyen en su producción están las características físicas y químicas del alimento, las cuales afectan directamente el nivel de consumo y la frecuencia de alimentación. Por lo tanto, una subnutrición contribuye a incrementar los niveles de emisión de CH₄. Por otra parte, diversos autores establecen que la energía no aprovechada debido a la producción y eliminación de CH₄ se debe a muchos factores. Estos incluyen: cantidad y tipo de alimento, manipulación de la fermentación ruminal, adición de lípidos, tipo de carbohidrato en la dieta y procesamiento de los forrajes. Estos factores se convierten por tanto en componentes alternativos para la disminución de la metanogénesis.

Las emisiones de CH₄ se pueden reducir a través de dietas mejoradas que disminuyan la fermentación entérica, el mejoramiento del manejo del estiércol y su uso para la producción de biogás, que representa además una alternativa de energía renovable (FAO, 2009b). Por lo que, la mitigación de las emisiones de CH₄ entérico de los rumiantes y la sostenibilidad integral de la granja son muy importantes, con la finalidad de disminuir los GEI e incrementar la producción de carne y leche en la granja.

Algunas prácticas de mitigación de CH₄ entérico consisten en el aumento de la digestibilidad del forraje y del consumo de forraje digestible reducirá´ generalmente las emisiones de GEI provenientes de la fermentación ruminal (y del estiércol almacenado), cuando se miden en relación con la unidad de producto animal. Estas prácticas de mitigación en la alimentación de los rumiantes incluyen: 1) lípidos dietéticos; 2) inclusión de alimentos concentrados en la dieta de los rumiantes; 3) nitratos; 4) iono´foros; 5) taninos; 6) algunos alimentos microbianos y 7) vacunas contra las arqueas del rumen (Hristov et al., 2013).

DISCUSIÓN

La producción animal forma parte integrante de las actividades agropecuarias. Gracias a la diversidad de productos y servicios que proporciona, contribuye a la seguridad alimentaria, sobre todo en los países de bajos ingresos y con déficit de alimentos. La aportación del ganado a la seguridad alimentaria mediante el suministro de alimentos de calidad elevada, como leche y carne, pero también mediante la generación de ingresos y empleo, es fundamental. Sin embargo, la ganadería impacta negativamente de manera directa e indirecta a en los componentes del ecosistema, aire, suelo, agua y su biodiversidad; influyendo en la generación de GEI antropogénicos los cuales producen el cambio climático. Por otro lado, la ganadería se constituye como una actividad contaminante al descargar materia orgánica, patógenos y residuos farmacológicos a las fuentes de agua y al expandir la producción a zonas no aptas para esta actividad, generando deforestación, degradación, compactación y erosión de los suelos. Por lo que se requiere que la producción animal utilice prácticas sostenibles y amigables con el medio ambiente, utilizando la alimentación adecuada que permita disminuir el CH₄ entérico y al mismo tiempo permitirá una mayor producción de carne y leche favoreciendo la inversión y el ahorro, generando una mayor disponibilidad de alimentos pecuarios lo que impactara en la seguridad alimentaria.

Bonilla, C. J. y Lemus, F. C. 2012. Emisión de metano entérico por rumiantes y su contribución al calentamiento global y al cambio climático. Revisión. Rev. Mex. Cienc. Pecu. 2012;3(2):215-246.

Buitrago–Guillen, M. E., Ospina–Daza, L. A., y Narváez-Solartem, W. 2018. Sistemas silvopastoriles: alternativa en la mitigacio´n y adaptacio´nde la produccio´n bovina al cambio clima´tico. bol.cient.mus.hist.nat. 22 (1), enero-junio, 2018. 31-42. ISSN: 0123-3068 (Impreso) ISSN: 2462-8190.

Carmona, C. J., Bolivar, D. M., y Giraldo, L. A. 2005. El gas metano en la producción ganadera y alternativas para medir sus emisiones y aminorar su impacto a nivel ambiental y productivo. Rev. Col. Cienc. Pec. 2005; Vol. 18:1; 49-63.

Denman, S. E., Martinez, F. G., Shinkai,T., Mitsumori, M., and Mcsweeney, C. S. 2015. Metagenomic analysis of the rumen microbial community following inhibition of methane formation by a halogenated methane analog. Front. Microbiol., 6:1087.

FAO. 2009a. El estado mundial de la agricultura y la alimentación. La ganadería a examen. FAO. Rome, Italy. pp. 184. Disponible en: http://www.fao.org/3/i0680s/i0680s.pdf

FAO. 2009b. Como alimentar al mundo en 2050. Foro de expertos de alto nível. Roma. pp. 5. http://www.fao.org/fileadmin/templates/wsfs/docs/Issues_papers/Issues_papers_SP/La_agricultura_mundial.pdf

Gerber, P. J., Steinfeld, H., Henderson, B., Mottet, A., Opio, C., Dijkman, J. 2013. Enfrentando el cambio climático a través de la ganadería. Una evaluación global de las emisiones y oportunidades de mitigación. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), Roma. pp. 129

Chará, J.; Murgueitio, E.; Uribe, F. & Montoya, S. 2015. Carne sostenible con bienestar animal. Sistemas de carne. Cali, Colombia: Fundación CIPAV. p. 16-20.

Hristov, A. N., Oh, J., Lee, C., Meinen, R., Montes, F., Ott, T., Firkins, J., Rotz, A., Dell, C., Adesogan, A., Yang, W., Tricarico, J., Kebreab, E., Waghorn, G., Dijkstra, J., Oosting, S. 2013. Mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero en la producción ganadera – Una revisión de las opciones técnicas para la reducción de las emisiones de gases diferentes al CO₂. Editado por Pierre J. Gerber, Benjamin Henderson y Harinder P.S. Makkar. Producción y Sanidad Animal FAO Documento No. 177. FAO, Roma, Italia. pp. 231.

Johnson, K. A., and Johnson D. E. 1995. Methane emissions from cattle. J Anim Sci, 1995; 73: 2483-2492.

Johnson, D. E., Johnson, K. A.; Ward, G. M. and Branine, M. E. 2000. Ruminants and other animals. En: Khalil, M. A. K. (ed.) Atmospheric Methane: It’s Role in the Global Environment. Springer – Verlag. Berlín, Alemania.

Li, M., Penner, G. B., Hernandez-Sanabria, E., Oba, M., and Guan, L. L., 2009. Effects of sampling location and time, and host animal on assessment of bacterial diversity and fermentation parameters in the bovine rumen. Journal of Applied Microbiology, 107 (6): 1924-1934.

Lo´pez-Vigoa, O., Sa´nchez-Santana, T., Iglesias-Go´mez, J. M., Lamela-Lo´pez, L., Soca-Pe´rez, M., Arece-Garci´a, J., y Milera-Rodri´guez M. 2017. Los sistemas silvopastoriles como alternativa para la produccio´n animal sostenible en el contexto actual de la ganaderi´a tropical. Pastos y Forrajes, Vol. 40, No. 2, abril-junio, 83-95, 2017.

Moss, A. R., Givens, D. I. and Garnsworthy, P. C. 1995. The effect of supplementing grass-silage with barley on digestibility, in-sacco degradability, rumen fermentation and methane production in sheep at tow levels intake. Anim. Feed Sci. Tech., 55: 9-33.

Polin, R. L., Muro R. A., y Díaz G. L. 2014. Aceites esenciales modificadores de perfiles de fermentación ruminal y mitigación de metano en rumiantes. Revisión. Rev Mex Cienc Pecu 2014;5(1):25-47.

Steinfeld, H., Gerber, P., Wassenaar, T., Castel, V., Rosales, M., y De Haan, C. 2009. La Larga Sombra del Ganado: Problemas ambientales y opciones. FAO. Roma. pp. 464.

Contenido del evento:

Temas relacionados:

Autores: