Potencial de la monensina para reducir las emisiones de metano por parte de la ganadería

Potencial de la monensina para reducir las emisiones de metano por parte de la ganadería

Publicado el: 30/12/2005

Autor/es: Ing. Agr. Darío Colombatto, PhD. Depto. de Producción Animal, Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires

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Existe un creciente interés en reducir el potencial de calentamiento global, causado por el incremento de la temperatura atmosférica, a través de la reducción de las emisiones de gases con efecto invernadero (GEI). Por ejemplo, el Protocolo de Kyoto establece en sus considerandos que las emisiones de GEI deben reducirse en un promedio de 5.2% por debajo de los niveles de 1990 durante el período 2008-2012 para los países industrializados (Moss, 2002). Los principales gases que integran la categoría de GEI son el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O), los llamados clorofluorcarbonados (CFC-11 y CFC-12) (Moss et al., 2000). Estos gases difieren en sus características generales y tendencias en función del tiempo (Tabla 1). En el presente trabajo nos concentraremos solamente en el gas metano.

El metano es un potente GEI, ya que su potencial de absorción de radiación es aproximadamente 21 veces superior al del CO2 (Moss et al., 2000) (Tabla 1). Esto trae como consecuencia que, si bien su concentración con respecto al CO2 es muy baja, su contribución al efecto invernadero es importante. Asimismo, dado que su tiempo medio de vida atmosférica es corto, disminuciones en su concentración pueden ser notadas en corto tiempo.

Las fuentes de emisión de gas metano se pueden separar en una primera instancia en antropogénicas o no antropogénicas, contribuyendo las primeras en un 70% del total de las emisiones (Johnson y Johnson, 1995; Kurihara y Terada, 2001). Dentro de las emisiones globales de metano, que totalizan aproximadamente 535 Tg/año (g x 1012), alrededor del 16% está explicado por la fermentación entérica de los animales (Figura 1) (Crutzen et al., 1986; Leng, 1993), contribuyendo los rumiantes (bovinos, bubalinos, ovinos, caprinos en un 95% (US EPA, 1994) (Tabla 2). Algunos países como Australia, Nueva Zelanda, Irlanda, Inglaterra y Canadá realizan esfuerzos para cuantificar el impacto de la fermentación entérica en las emisiones de metano (Hegarty, 2002; Moss, 2002; McCrabb, 2002; O´Hara et al., 2003; Beauchemin and McGinn, 2005). La Argentina, en tanto, ha estimado sus valores de emisiones de metano, basadas primordialmente en modelos estadísticos y ecuaciones matemáticas, siendo las mismas de 2.44 Tg/año (US EPA, 1994).

Tabla 1. Concentraciones, vida media atmosférica y tendencias de los principales GEI, (IPCC, 1990)

1 Partes por millón en volumen, 2 Partes por billón en volumen, 3 Partes por trillón en volumen

Tabla 2. Poblaciones globales de especies animales domésticas y emisiones de metano en 1990 (US EPA, 1994)

Producción de Metano en el Rumen

La fermentación microbiana que ocurre en rumen transforma los carbohidratos, proteínas y glicerol a acetato, dióxido de carbono y amoníaco, produciéndose además metano, propionato y butirato como resultado de reacciones de transferencia de protones y electrones (Van Nevel y Demeyer, 1995). El metano es un producto de desecho nutricional (O´Kelly y Spiers, 1992; Lana et al., 1998), y puede representar entre el 2 y 12% de la energía bruta consumida por el rumiante (Johnson y Johnson, 1995). La reacción química que lleva a la producción de metano es la siguiente (Van Soest, 1994):

4 H2 + CO2 → CH4 + 2 H2O (1)

Excelentes revisiones bibliográficas sobre los aspectos dietarios, ambientales y microbiológicos de la producción de metano en rumiantes han sido publicadas (Johnson y

Johnson, 1995; McAllister et al., 1996).

Figura 1. Contribución de la fermentación entérica a las emisiones de metano (Kurihara y Terada, 2001)

Sin embargo, la producción de metano cumple un objetivo importante en el rumen, ya que ayuda a mantener la presión parcial de hidrógeno en un nivel muy bajo, lo que evita que lactato o etanol sean los mayores productos de fermentación, permitiendo que se forme más acetato (Wolin y Miller, 1988). Esto conlleva a una mayor eficiencia del crecimiento bacteriano (Van Nevel y Demeyer, 1995) como resultado de la formación de metano en el rumen. En adición a eso, todas las reacciones del metabolismo ruminal son partes integradas en una serie de reacciones interdependientes entre sí. Por ejemplo, la maximización de la degradación de la fibra está asociada con una mayor producción de metano (Dong et al, 1999). Siguiendo esta línea de razonamiento, uno podría concluir que la eliminación de la producción de metano en el rumen no puede ser considerada una intervención separada del resto, y que sus consecuencias sobre el metabolismo animal y la fermentación del rumen en particular no pueden ser ignoradas (Van Nevel y Demeyer, 1995).

A pesar de lo mencionado, los aspectos negativos de la producción de metano en rumen (pérdidas de eficiencia en el uso de la energía por parte de los animales y contribución al efecto invernadero) han motivado un creciente interés en investigar posibles formas de disminuir las emisiones. Desde el punto de vista de la adopción de tecnologías por parte del productor de carne o leche, es claro que un enfoque que se base en las pérdidas de energía dietaria por parte de los animales, que influyen directamente sobre los márgenes económicos que obtiene cada productor, tendrá un efecto mucho más “convincente” que el enfoque de la disminución de la emisión de GEI para evitar el calentamiento global. Czerkawski (1986) concluyó que las pérdidas de eficiencia en el uso de la energía provocadas por las emisiones de metano significaba una pérdida anual de 15.000 millones de libras esterlinas. Cuantificar la contribución de las emisiones de metano por parte de la ganadería al calentamiento global aparece como más dificultoso (Van Nevel y Demeyer, 1995). Sin embargo, un enfoque integrado debería ser tomado en cuenta por gobiernos o formadores de opinión para desarrollar políticas que contribuyan a un incremento en la productividad ganadera en una forma sostenible en el tiempo.

Estrategias para mitigar las emisiones de metano

Está claro que el primer paso para desarrollar estrategias para disminuir las emisiones de metano debería ser lograr estimadores confiables para cuantificar las emisiones por parte de los animales. Al respecto, existen variados métodos, individuales o grupales, que escapan al objetivo de este trabajo pero que pueden ser consultados por el lector interesado (Johnson et al., 1994; Johnson y Johnson, 1995; McCaughey et al., 1997; McGinn et al., 2004). Las guías del Panel Intergubernamental del cambio climático

(IPCC según sus siglas en inglés) contiene una serie de ecuaciones para la cuantificación de las emisiones de metano por parte de la ganadería (IPCC, 2000). En su versión más simplificada, el método IPCC se basa en definir un factor de emisión de metano para una población específica de animales, y multiplicar este factor por el total de animales que componen la población bajo estudio. Una versión un poco más compleja requiere mayor cantidad de datos de requerimientos, consumo y tasa de conversión de metano (expresadas en unidades de energía por cada 100 unidades de energía bruta consumida) de tipos específicos de alimentos.

i) Intervenciones dietarias

Investigaciones de los años ´60 demostraron que la producción de metano

(expresado como porcentaje de la energía del alimento) estaba inversamente relacionada con el nivel de consumo voluntario de alimentos (Blaxter y Clapperton, 1965). Este concepto se ilustra claramente en la Tabla 3, en donde se puede ver que animales consumiendo dietas basadas en silaje de maíz o ryegrass anual, a niveles de mantenimiento o a 3 veces el nivel de mantenimiento, disminuían sus emisiones de metano en un 39 y 22% con silaje de maíz y ryegrass anual, respectivamente (Kurihara y Terada, 2001). Johnson y Johnson (1995) concluyeron que el porcentaje de energía bruta del alimento perdido como metano disminuía 1.6 unidades porcentuales por cada unidad de incremento del consumo por encima del nivel de mantenimiento. Asimismo, la tasa de fermentación de los sustratos es importante: aquellos alimentos que se degradan a tasas más lentas (caso de los carbohidratos estructurales como la celulosa), producen más metano que aquellos que se fermentan a tasas más rápidas (McCrabb, 2002; Eun et al., 2004).

En general, la inclusión de concentrados en dietas de rumiantes trae aparejado una disminución en el pH ruminal, lo que redunda en una disminución de la relación acético:propiónico y de la producción de metano (Van Kessel y Russell, 1996; Lana et al., 1998; Russell, 1998). En el rumen, las bacterias usan metanogénesis o producción de propionato como estrategias para desligarse de poder reductor, siendo la relación entre ambos (metano y propionato) inversa (Lana et al., 1998).

En función de lo expuesto, Van Nevel y Demeyer (1995) concluyeron que toda aquella intervención dietaria (cantidad/calidad) que produjera una alteración en los perfiles de ácidos grasos volátiles producidos a nivel ruminal (más propionato y menos acetato) impactaría sobre la producción de metano. Al respecto, ejemplos de intervenciones incluyen:

• Incrementar el nivel de carbohidratos de alta fermentabilidad en la dieta, en desmedro

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