Entrevistamos a María Dolores Carro, Catedrática del Departamento de Producción Agraria de la Universidad Politécnica de Madrid, sobre la problemática de los gases de efecto invernadero y las estrategias para reducir la emisión de metano en la producción animal.
Producción Animal: En la actualidad preocupa mucho el problema de las emisiones de gases de efecto invernadero. Pero, ¿qué son los gases de efecto invernadero y qué diferencia al metano de otros gases de efecto invernadero como el CO2?
Mª Dolores Carro: Los gases de efecto invernadero (GEI) son gases que se encuentran en la atmósfera y retienen parte de la energía que emite el suelo al reflejar la radiación solar, provocando así un efecto de calentamiento similar al que ocurre en los invernaderos. Si bien este efecto es inicialmente positivo porque permite que la tierra tenga unas temperaturas compatibles con la vida humana, la acumulación de estos gases como consecuencia de la actividad antropogénica está provocando aumentos de temperatura por encima de lo habitual, lo que tiene graves consecuencias para la vida en nuestro planeta. Es decir, muchos de estos GEI se producen de forma natural, pero la actividad humana está contribuyendo a un aumento exponencial de su acumulación y adicionalmente está generando la pérdida de sumideros de CO2 (p.e., la destrucción de bosques y selvas), que es uno de los principales GEI. La capacidad de los GEI para retener la energía es variable y por ello se valoran en función de su potencial de calentamiento global, que se mide en relación al del CO2 y por su vida media en la atmósfera. A nivel global las emisiones de metano son muy inferiores a las de CO2, pero según los últimos datos del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) el metano tiene un potencial de calentamiento 28 veces superior al del CO2 calculado para un período de 100 años. De ahí que preocupe tanto la acumulación de metano en la atmósfera. Sin embargo, también hay que considerar que la vida media del metano en la atmósfera es de 12 años, es decir, al cabo de este tiempo desaparece el efecto de calentamiento. Por el contrario, la vida media del CO2 puede llegar hasta los 200 años según el proceso por el que se produzca su eliminación.
Producción Animal: ¿Qué peso tiene la ganadería sobre el total del metano de origen antropogénico en España y cuáles son las principales fuentes de metano de origen ganadero?
Mª Dolores Carro: En España se elabora anualmente el “Inventario de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero por fuentes antropogénicas y su absorción por sumideros” y los resultados obtenidos se publican en la página del Ministerio para la Transición Ecológica (https://www.miteco.gob.es/es/calidad-y-evaluacion-ambiental/temas/sistema-espanol-deinventario-sei-/Inventario-GEI.aspx). Este inventario estima las emisiones anuales de CO2, metano, óxido nitroso, hidrofluorocarbonos, perfluorocarbonos y hexafluoruro de azufre siguiendo las normas internacionales del Protocolo de Kyoto de la Convención Marco sobre el Cambio Climático y los resultados obtenidos se comunican a la Unión Europea de acuerdo con el Reglamento (UE) 525/2013. La producción de todos estos gases se expresa en equivalentes de CO2 (CO2-eq), que es un valor relativo calculado teniendo en cuenta el potencial de calentamiento atmosférico de cada uno de ellos relativo al del CO2. El último inventario acaba de publicarse en marzo de 2020 y refleja las emisiones del año 2018. En 2018 las emisiones de metano en la ganadería española ascendieron a 24.463,8 kt CO2-eq, lo que supuso un 61,3% de las emisiones totales de metano de origen antropogénico, es decir, causadas por la actividad humana.
En las granjas se genera metano en dos procesos: la fermentación entérica y la fermentación de los estiércoles. En 2018 el metano de origen entérico supuso el 72,2% del total generado en las granjas, siendo los rumiantes (vacuno, ovino y caprino) los principales contribuyentes (95,2%). En la gestión de estiércoles, el porcino produjo el 75,8% del metano total y los rumiantes el 21,3%. Por ello, podemos decir que la ganadería genera más de la mitad del metano de origen antropogénico en España. Sin embargo, también es importante señalar que el metano sólo supuso el 13,5% del total de GEI emitidos en 2018. Si se tienen en cuenta todas las emisiones directas de GEI en las granjas (metano y óxido nitroso), la ganadería española generó un 8,9% del total de las emisiones de estos gases en 2018, que es una cifra inferior a algunas de las que aparecen frecuentemente en los medios de comunicación.
Producción Animal: Por tanto, podríamos decir que en el caso de los rumiantes la mayor parte del metano procede de la fermentación digestiva de los alimentos. Pero, ¿cómo se produce el metano en el rumen?
Mª Dolores Carro: Efectivamente, la amplia mayoría del metano producido en una explotación de rumiantes se genera en la fermentación entérica de los alimentos. Según el último inventario, el metano entérico supuso un 92,1% del total del metano producido por los rumiantes, por lo que en estos animales las estrategias para la reducción de las emisiones se centran en actuar sobre los procesos digestivos. El metano se genera mayoritariamente en la fermentación ruminal (85 95%) y solo una pequeña proporción (5-15%) se produce en el intestino grueso, aunque su formación es similar en ambos compartimentos digestivos.
En el rumen la mayoría de las arqueas metanogénicas producen metano a partir de CO2 e hidrógeno (CO2 + 8 H+ ε CH4 +2H2O) que son generados por otros microorganismos ruminales en la fermentación de la materia orgánica, aunque también se produce una pequeña cantidad de metano a partir de la reducción del ácido acético y otras fuentes. El metano es continuamente eliminado al exterior a través del eructo y se han observado aumentos en las emisiones tras la ingestión de alimentos. La formación de metano es un mecanismo para reducir la concentración de hidrógeno en el rumen, ya que son necesarias concentraciones bajas para que se produzcan las reacciones de degradación de la materia orgánica. La mayor parte del CO2 e hidrógeno que utilizan las arqueas se producen en la fermentación de los carbohidratos de la dieta, especialmente de los carbohidratos fibrosos, y una fracción mucho menor se genera en la degradación de las proteínas al fermentarse las cadenas hidrocarbonadas resultantes de la desaminación de los aminoácidos. La fermentación ruminal de las grasas no solo no genera metano, sino que la biohidrogenación de los ácidos grasos insaturados que producen los microorganismos ruminales reduce la disponibilidad de hidrógeno para las arqueas. Por ello, la suplementación de las raciones de los rumiantes con grasas insaturadas puede disminuir la producción de metano.
Producción Animal: ¿De qué forma puede influir la dieta de los rumiantes sobre la producción de metano? ¿Podríamos utilizar, en el caso de los rumiantes, la composición de la dieta como medio para reducir la emisión de metano?
Mª Dolores Carro: La dieta y el nivel de ingestión son dos de los factores que más influyen en la producción de metano. De una forma simple podemos decir que las dietas cuya fermentación provoca una alta producción de hidrógeno generarán más metano que aquellas con las que se produce menos hidrógeno. La mayoría del hidrógeno se produce en la fermentación de los carbohidratos, en un proceso en el que también se generan ácidos grasos volátiles. La cantidad de hidrógeno generado varía con el perfil de los ácidos grasos volátiles, ya que por cada molécula de ácido acético o butírico producida se liberan cuatro moléculas de hidrógeno, mientras que en la formación de una molécula de propiónico se consumen dos moléculas de hidrógeno. Por ello las dietas que generan mucho propiónico (p.e., dietas ricas en almidón y otros carbohidratos rápidamente fermentables) dan lugar a menores emisiones de metano que las dietas que tienen un alto contenido en fibra. Así, las dietas utilizadas en la producción intensiva, que contienen un alto porcentaje de concentrados, provocan menores emisiones de metano por kilogramo de carne o leche que las que incluyen una mayor proporción de forraje. Sin embargo, también hay diferencias entre los distintos concentrados y forrajes en la cantidad de metano generado. Los cereales de fermentación rápida como el trigo y la cebada provocan generalmente un mayor descenso del pH ruminal y una mayor producción de propiónico que los de fermentación más lenta (p.e. maíz, sorgo), por lo que deberían generar menos metano. En los forrajes, a medida que maduran aumenta su contenido en fibra y se reduce el contenido en carbohidratos rápidamente fermentables (azúcares, almidón… ), lo que provoca una reducción de la digestibilidad y mayores emisiones de metano. Por ello, cosechar los forrajes en el momento adecuado para optimizar su producción y digestibilidad contribuirá a reducir las emisiones de metano.
Otra estrategia dietética para reducir las emisiones de metano es añadir grasas insaturadas (p.e. linaza, girasol) a la dieta, pero hay que tener en cuenta que los ácidos grasos insaturados son tóxicos para las bacterias celulolíticas y por ello el total de grasa no debe exceder el 6% de la dieta, especialmente si se trata de grasas insaturadas. No administrar dietas con un exceso de proteína degradable en el rumen también puede ayudar a reducir las emisiones de metano, además de reducir la excreción de nitrógeno y prevenir los efectos negativos que tiene un exceso de proteína en la producción, reproducción y salud de los animales. En algunos estudios in vitro de nuestro grupo hemos visto que metabolizar un exceso de 100 g de proteína degradable en el rumen puede generar tres litros de metano. Finalmente, también merece la pena mencionar que se están realizando numerosas investigaciones para desarrollar aditivos alimentarios que reduzcan la producción de metano sin afectar negativamente a la producción y salud de los animales. Actualmente, el compuesto más efectivo es el 3-nitrooxipropanol, una molécula que compite con una enzima producida por las arqueas y que es necesaria para la síntesis de metano. En numerosos estudios se ha visto que el 3-nitrooxipropanol puede reducir, como media, un 30% la producción de metano sin reducir el nivel productivo. El 3-nitrooxipropanol está en fase de evaluación para su autorización en la Unión Europea y en Estados Unidos y, si la evaluación es positiva, será el primer aditivo alimentario eficaz para reducir las emisiones de metano autorizado en Europa.
Producción Animal: ¿Cuál sería, en su opinión, la dieta óptima para la reducción de emisiones de metano?
Mª Dolores Carro: Es difícil definir una dieta óptima para reducir las emisiones de metano, ya que la primera cuestión que hay que tener en cuenta es que la dieta no debe provocar efectos negativos en la salud y bienestar de los animales ni en su producción. Como he comentado anteriormente, una dieta compuesta mayoritariamente por carbohidratos de rápida degradación daría lugar a elevadas cantidades de propiónico y bajas emisiones de metano, pero también provocaría acidosis y otras patologías en los animales. Una concentración alta de ácidos grasos insaturados también reduciría las emisiones de metano, pero perjudicaría la degradación de la fibra y reduciría la ingestión de alimento y la producción. De forma similar, una reducción del aporte de proteína degradable en el rumen también bajaría las emisiones de metano, pero podría limitar el crecimiento microbiano y con ello la degradación de la dieta y el aporte de proteína microbiana. En resumen, el diseño de una dieta para reducir las emisiones de metano debe realizarse siempre respetando aquellos límites que si son sobrepasados ponen en riesgo la salud y producción de los animales. En general, combinar estrategias alimentarias que favorezcan la formación de ácido propiónico y reduzcan la formación de hidrógeno (p.e., aumentar del porcentaje de concentrado de la dieta, usar forrajes de alta digestibilidad, incluir subproductos con grasa insaturada, etc.) y evitar un exceso de proteína degradable en la dieta puede reducir la producción de metano. Este tipo de dietas puede mejorar la eficacia proteica y energética, debido al carácter glucogénico del propiónico y a la disminución de las pérdidas energéticas en forma de metano, por lo que también podría mejorar la producción de los animales.
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