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Ciencia e investigación agraria

versión On-line ISSN 0718-1620

Cienc. Inv. Agr. v.34 n.2 Santiago ago. 2007

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-16202007000200005 

 

Cien. Inv. Agr. 34 (2):121-129, 2007
www.rcia.puc.cl

ARTICULO DE INVESTIGACIÓN

 

Emisión teórica de metano en tres sistemas de invernada para engorda de ganado en Argentina

 

Hugo von Bernard1, Virginia Vilarino2y Gervasio Piñeiro3

1Escuela para graduados (EPG), Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires (UBA) y Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Av. San Martín 4453, CPC1417DSE, Buenos Aires, Argentina.
2
Consultor privado, Av. Córdoba 1470, Piso 6°, Departamento L, CP 1055, Buenos Aires, Argentina.
3
Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA), Facultad de Agronomía, UBA y CONICET.


Abstract

In this study, the total annual and theoretical emission of methane (CH4) was estimated for cattle subjected to three winter fattening systems used in Argentina. These were extensive, semi-intensive and intensive fattening systems. The estimated annual emission was expressed as animal, live weight, cattle area and surface area used. The crude energy (CE) consumption was estimated on the basis of the method proposed by the Intergovernmental Panel for the Climatic Change (IPCC), and also following the cow equivalent (cE) adapted to the Argentine conditions in this study. To calculate the cE, the annual consumption of concentrates and forage of all the animals present in the farm was considered. At the same time, the digestibility of the consumed foods and the conversion factor of crude energy to methane suggested by IPCC were used. To estimate CH4 emission from the CE consumptions, the conversion CE factor (Ym) suggested by the IPCC, and a second factor (proposed in this study) were used. Independently of the method used to estimate CH4 emission, the results obtained indicate that methane emission, expressed as animal and live weight produced, was higher in the extensive systems; however, the estimation of CH4 emission was greater in the intensive systems in terms of cattle area and used surface area. These results are important considering that eventually the emission of CH4 will be punished as a means to prevent the development of the greenhouse effect. Thus, it will be necessary to define how to measure and express these results. Today, some people suggest the intensification of animal production in order to reduce the emission of CH4 per animal without considering the emission per cattle area or utilized area and without considering the origin of the livestock feed.

Key words: Bovine, cattle, fattening systems, methane, methane emission by animal.

Resumen

En este trabajo se modeló la emisión teórica, total y anual de metano (CLL.) proveniente de bovinos en tres sistemas de invernadas comúnmente empleadas para engorda de ganado vacuno en Argentina. Estos fueron sistemas extensivos, semi-intensivos e intensivos. La emisión anual estimada, se expresó por animal, peso vivo producido, superficie ganadera y superficie utilizada. El consumo de energía bruta (EB) se estimó se acuerdo con el método propuesto por el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC) y del equivalente vaca (EV) adaptado a las condiciones argentinas en este estudio. Para el cálculo del EV, se tuvo en cuenta el consumo anual de forraje y concentrados de todos los animales presentes en un establecimiento ganadero; como asimismo, la digestibilidad de los alimentos consumidos. Para estimar la emisión de CLL, a partir del consumo de EB, se usó el factor de conversión (Ym) de EB en CLL. sugerido por IPCC. Además, se usó un segundo factor propuesto en este trabajo. Independiente del método para estimar la emisión de CLL., los resultados obtenidos indicaron que la emisión expresada por animal y por peso vivo producido fue mayor en los sistemas de producción extensivos. Sin embargo, la emisión de CH4 estimada por superficie ganadera o superficie utilizada fue mayor en los sistemas intensivos de producción. La importancia de este aserto reside en que eventualmente se sancionará las altas emisiones de CH4 como medida para prevenir el efecto invernadero. Cuando esto suceda habrá que definir, en el caso de la ganadería vacuna, como medir y expresar estos resultados. Actualmente, algunos proponen intensificar la producción animal para reducir la emisión de CH4 por unidad de producto animal, sin considerar la emisión por superficie ganadera o por superficie utilizada y sin considerar el origen de los alimentos.

Palabras clave: Bovinos, emisión de metano, engorda animal, sistemas de invernada.


Introducción

Los gases que emiten los bovinos, por ejemplo anhídrido carbónico (C02) y metano (CH4) se diferencian en cantidad, por su efecto invernadero (EI) y por la distribución espacial de sus efectos. El CH4 se genera por la degradación de los carbohidratos presentes en los alimentos y la descomposición anaeróbicas de las excretas (Müller y Bartsch, 1999; de Lima, 2002; McGinn et al, 2004). Su determinación se realiza a través del uso de máscaras (Johnson y Johnson 1995) o se estiman por medio del uso de fórmulas y coeficientes derivados de la energía bruta (EB) consumida por los animales (Berra et al, 1999; Sharma et al, 2002; Ulyatt et al, 2002). La emisión de metano se estima generalmente según las fórmulas del IPCC (IPCC 1996) o del equivalente vaca (EV). El EV considera los requerimientos de mantenimiento y producción de un animal y permite realizar comparaciones entre diferentes categorías de animales y balances forrajeros (Cocimano et al, 1983).

En Argentina, la carne bovina es un producto no diferenciado (commodity) cuyo precio tiende al costo de producción. Debido a que la emisión de Cli; representa una pérdida de energía en los sistemas ganaderos, se intenta minimizarla a través de una mayor concentración energética en la alimentación (sistemas más intensivos de invernada) (Palliser y Woodward, 2002). En ese contexto, mientras el ganadero busca su sustentabilidad económica e intensifica la producción, la sociedad persigue la sustentabilidad social (Naredo, 2006). Sin embargo, como la sociedad no genera incentivos que fomenten la sustentabilidad ambiental de las actividades productivas, el productor se abstiene de hacerlo (Aylward et al., 1999; Ghida Daza, 2003).

La invernada vacuna argentina se realiza normalmente sobre pasturas perennes y cultivos forrajeros anuales, con o sin suplementación estratégica de energía por otros medios. Sin embargo, en estos últimos años en respuesta a una baja relativa del precio de los suplementos energéticos con respecto a la carne, la invernada se intensificó. La intensificación de la invernada lleva al encierre de bovinos en sistemas intensivos (feedlots), al aumento de la calidad y cantidad de la dieta animal y a una reducción de la emisión total de CH4. Según la metodología propuesta por el IPCC (1996), se emitieron 2.577.346 ton de CH4 en 1997 en Argentina, siendo 1,4 y 6,0% inferiores a las emisiones de 1990 y 1994, respectivamente. Esto se atribuyó a una supuesta mayor eficiencia en el manejo ambiental (Berra y Finster, 2003).

La contaminación es directamente criticada por la comunidad debido a que afecta negativamente la calidad de vida. Además, la contaminación también preocupa a las Organizaciones no Gubernamentales (ONGs) por cuanto es un riesgo contraía sustentabilidad ambiental global. No obstante, en los sistemas de producción intensivos casi todo el alimento consumido proviene de lugares situados a cientos o miles de kilómetros. Pocos trabajos sobre emisión de CH4 por bovinos reconocen esta situación. Esto involucra gasto energético en el transporte de alimento y deja sin utilizar una gran cantidad de fibra en forma de rastrojos. Tampoco se menciona que la concentración animal hace que la emisión de gases tenga un mayor efecto invernadero (EI) por unidad de superficie en comparación con los sistemas pastoriles.

El objetivo de este trabajo fue estimar la cantidad anual teórica de CH4 emitido en tres sistemas de invernada utilizados en Argentina. Al mismo tiempo se analiza su incidencia por animal, peso vivo producido, superficie ganadera y superficie utilizada.

Materiales y métodos

La determinación de CH4 emitido por los bovinos se realizó sobre la base de la energía bruta (EB) consumida. Para ello, se usó la fórmula del IPCC (1996) y el equivalente vaca (EV) (Cocimano et al, 1983).

La determinación de la cantidad de CH4 emitido se calculó a través de un factor de emisión de CH4 (Ym) que relacionó la digestibilidad del alimento con la cantidad de CH4 producido. En este trabajo se utilizó dos tipos de Ym, aquellos formulados por el IPCC (1996) e índices desarrollados por los autores, teniendo en cuenta la digestibilidad del alimento en los distintos sistemas de invernada utilizados en Argentina y en forma similar a lo propuesto por Boadi et al.(2001).

Los valores de Ym usados por el IPCC fueron: 0,065 (6,5%) para los sistemas pastoriles y 0,03 (3,0%) para los sistemas intensivos de alimentación. Esto tiene importancia cuando se determina la emisión de metano por parte de la ganadería vacuna de un establecimiento o de un país.

La pérdida del 6% de la EB consumida como CH4 es un valor alto (Westberg et al., 2001; Mangino, 2003). Por lo tanto, basados en la mayor digestibilidad de la dieta de invernada con respecto a la de cría, se propuso un Ym de 0,03 (3,0%) para los sistemas intensivos (feedlots) al igual que el valor Ym propuesto por IPCC (4,0%). Para los sistemas semi-intensivos y extensivos se propuso 0,04 (4,0%) y 0,05 (5,0%), respectivamente (Cuadro 1).


Las invernadas bovinas argentinas son descritas como sistemas de producción extensivos, semi-intensivos e intensivos de acuerdo con la cantidad y calidad de alimentos que reciben los animales (Torroba, 1988). En este trabajo, se asumió que: 1. Todos los campos se encuentran en la misma zona, 2. Los animales se venden terminados con 4 a 8 mm de grasa subcutánea y 3. Ningún sistema presentó mortandad. Por otra parte, se asumió que la cantidad y calidad del alimento que se les entregó satisfizo las necesidades para la ganancia diaria de peso estipulada.

En la invernada extensiva los animales obtuvieron más del 90% de su alimento de pastizales, pasturas y verdeos. Los verdeos son forraje sembrados y usualmente consumido en menos de ocho meses de invierno, compuestos por algún cereal en pie como avena, cebada o centeno. El 10% restante lo obtuvieron de reservas forrajeras (rollos, fardos) y/o rastrojos de cosecha (Torroba, 1988). En esta modelización, se estudió el consumo anual de 1200 terneros de raza británica de tamaño medio, entrando sistema con 180 kg de peso vivo (PV) y vendidos 18 meses más tarde con 460 kg. Existió superposición de categorías en parte del año. Para ello se necesitaron 855 ha de pasturas y 190 ha de verdeos (VI) que sólo se usaron 9 de los 12 meses del año. En total se consideraron 998 ha en este modelo. En el invierno, los animales se suplementaron con 200 kg de materia seca (MS, seca a 60°C hasta obtener un peso constante) de rollos obtenidos en el propio campo (von Bernard, 2006).

En la invernada semi-intensiva, los animales recibieron el 10% de su alimento como granos, o restos de cosecha (Torroba, 1988). En este modelo, todos los años se compraron 2200 terneros de raza británica de tamaño medio de 180 kg de PV. Se los invernó durante 14 meses, hasta un peso de 420 kg. Por lo tanto, existió superposición de categorías durante 2 meses. Este campo posee 855 ha de pasturas, a lo que se le agregan 190 ha de verdeos que sólo se usan 9 de los 12 meses del año, equivalente a 112 ha de maíz. En total 1110 ha. Los 2200 animales se suplementan a razón de 4 kg•día-1 de maíz durante los últimos 120 días previos a la faena (von Bernard, 2006).

En la invernada intensiva los animales recibieron 90% de su alimento en concentrados energéticos y 10% como forraje (Torroba, 1988). En este modelo, se partió de un establecimiento de 5 ha con corrales para realizar el inverné. Se dispuso de una hectárea con una laguna de decantación en tres circuitos de 1000 terneros de raza británica de tamaño medio por vez. El PV inicial fue de 180 kg. Se vendieron como terneros bolita que son animales para marcado interno, no exportables, engordado en sistema intensivo hasta 280 a 345 kg de PV. Para cubrir las necesidad total de maíz (1.828 ton) se necesitaron 261 ha que, como se usaron solo 9 meses en el año, correspondieron a 195 ha•año-1. El 10% del alimento restante se proporcionó en rollos que correspondieron 28 ha, ya que 203.173 kg MS de forraje por 600 kg MS por rollo totalizan 338 rollos. Considerando que se producen 12 rollos por ha•año-1, se necesitaron 28 ha con este propósito. En total fueron 230 ha, compuestas por 195 ha de maíz, 28 ha de forraje para rollos y 6 ha de instalaciones generales (von Bernard, 2006).

Si la emisión de CH4. ocurre donde se obtuvieron los alimentos, su emisión se debería evaluar respecto de esa superficie. En cambio, si la emisión de CH4. se realiza lejos de la superficie ganadera se deberá considerar la superficie real ocupada. En este caso, la emisión de gases de una gran superficie se ha concentrado en un solo lugar.

Estimación de la energía bruta y cálculo de la emisión de CH4 bajo distintos niveles de intensificación

El IPCC (1996) utiliza para el cálculo de la energía bruta (EB) consumida (MJ•día-1), empleando la ecuación (1):

dónde EN es energía neta, ED es energía digestible (ED = EB- energía en las fecas (EF)), ENm es energía neta de mantenimiento, ENal es energía neta del alimento, ENC es energía neta para el crecimiento. La EN corresponde a la energía metabolizable (EM) menos la perdida por calor, siendo la EM = ED-energía en la orina (EU).

De acuerdo con esta fórmula se estimó la energía bruta (EB) requerida por los animales, en función de la ENC necesaria para alcanzar la ganancia diaria de peso (GDP) (kg•día-1) especificada en los distintos tipos de invernada. El consumo de EB de todos los animales que se encuentran en cada sistema de invernada se evaluó como equivalente vaca (EV) (Cocimano et al., 1983) (Cuadro 2). En este cálculo, se consideró a todos los animales, su peso en cada momento del año, su ganancia diaria de peso (GDP) en distintos momentos del año y el forraje más suplemento que los animales deben consumir para alcanzar esas GDP. Los EV anuales consumidos en cada sistema de invernada se transformaron en Mcal de energía metabolizable (EM), al multiplicarlos por su equivalente energético 18,54 Mcal de EM por EV (Cocimano et al., 1983). Para convertir las Meal de EM en Meal de EB se dividió el valor de la EM por la digestibilidad del alimento considerado y por 0,82 que representó la proporción que no se pierde como gases y orina. La transformación a Mjoules (MJ) de las Mcal de EB consumidas se obtuvo multiplicando cada Mcal de EB por 4,184 (Cuadro 2).


A partir de los MJ de la EB consumida se estimó las emisiones de CH^ usando la metodología y los valores recomendados por el IPCC (1996) y los valores previamente sugeridos por los autores (Cuadro 1). Los MJ de EB consumida se convirtieron en CH^ de acuerdo con la ecuación (2) del IPCC:

En esta ecuación, Ym, fue el factor de conversión de la EB consumida en CH4 Este valor varió entre el 3,0 y el 6,5% de lo consumido (Johnson y Johnson, 1995; IPCC, 1996; Mangino, 2003). Para calcular las emisiones de CH4. el consumo anual medido en MJ se dividió por 55,65 MJ•kg-1 que correspondieron a cada kg de CH4 emitido.

De la emisión anual de CH4 de cada sistema se derivó el peso en kg de CH4 emitidos por kg de PV producido, por cabeza, por superficie ganadera y por superficie utilizada. La superficie ganadera se definió como la superficie total necesaria para proveer de alimentos a los animales, mientras que la superficie utilizada hace referencia a la superficie donde se encuentran los animales, independientemente de donde se obtuvo los alimentos.

En la práctica, al valor de CH4 emitido directamente por los rumiantes, se le suma la emisión de un kg de CH4. por animal y por año, como consecuencia de la emisión por parte de la material fecal de cada animal (Berra et al., 1999; Berra y Finster, 2003). Si bien se estimó la cantidad de excretas producidas por animal teniendo en cuenta las características del alimento, consumoy digestibilidad, sobre la base de su MS, hay que tener en cuenta que el CH4 del estiércol se produce por la descomposición anaeróbica del mismo (Hansen et al., 2002).

Por lo tanto, un kg de CH4 por animal y por año, en todos los sistemas de invernada analizados, supuso asumir que la casi totalidad del estiércol quedó depositado directamente en las pasturas, descomponiéndose aeróbicamente y produciendo menos CH4 que las heces húmedas del sistema intensivo de alimentación.

Resultados y discusión

En este trabajo se determinó el consumo teórico de equivalente vaca (EV), la ganancia diaria de peso (GDP) en diferentes invernadas, extensivas, semi-intensivas e intensivas, en Argentina. Por medio del EV, se calculó el consumo de EB (Cuadro 2). De acuerdo con estos resultados el mayor consumo anual lo presentó la invernada semi-intensiva, seguida por la invernada extensiva e intensiva.

Los valores de Ym propuestos en este estudio se indican en el Cuadro 1. El Ym según lo propuesto por IPCC (1996) para la invernada extensiva y semi-intensiva fue 6% de lo consumido, y en la invernada intensiva fue el 3% (Cuadro 3). En el Cuadro 2 se presenta el consumo de alimentos y la emisión estimada de CH4 por el ganado bovino en diferentes tipos de invernadas de Argentina.


La emisión teórica de CH4, partiendo de la metodología de cálculo del EV para la determinación de la EB consumida, se presenta en el Cuadro 3. Para la transformación de los MJ de EB en CH4 se utilizaron los Ym del IPCC y los propuestos por los autores. Se destaca la influencia del valor del Ym sobre la estimación de la emisión de CH4.

Si se toma como Ym de CH4, los valores propuestos previamente por los autores, 3, 4 y 5% para las invernadas intensiva, semi-intensiva y extensiva, respectivamente (Cuadro 1) se obtendrán los resultados que se muestran en los Cuadros 3 y 4. En todos los casos, en las invernadas pastoriles, extensivas y semi-intensivas, la emisión de CH4, estimada fue menor que la propuesta por el IPCC (1996).

En el Cuadro 4 se utilizaron los valores resultantes de la fórmula (1) del IPCC (1996) por un lado y del EV por el otro para el cálculo de la EB consumida en cada una de las invernadas analizadas. En ambos casos se ponderaron por los Ym del IPCC y los propuestos por los autores.

De la comparación de los Cuadros 3 y 4 se desprende que: a. La estimación de la emisión total anual de CH4 fue mayor usando los Ym del IPCC y menor con los valores propuestos por los autores, excepto en la invernada intensiva. En este último caso, se usó el mismo valor Ym. b. Independientemente del Ym usado, el sistema de invernada que mayor cantidad total de CH4 emitió fue el semi-intensivo. c. El sistema de invernada que menos CH4 emitió por animal y por kg de producto fue la invernada intensiva, d. El sistema que menos CH4. emitió por superficie ganadera fue el sistema de pastoreo extensivo.


Por lo tanto, mientras la emisión de CH4. por peso vivo producido y por animal aumentó a medida que se utilizó un sistema de producción extensivo, pero se redujo la emisión estimada por hectárea ganadera y superficie utilizada. Estas diferencias son especialmente importantes en el caso de los sistemas intensivos donde la superficie ganadera y la superficie utilizada no siempre concuerdan en el espacio y en el tiempo. En algunos casos, la producción y el consumo de los alimentos que reciben los animales está separada por cientos o miles de kilómetros. Como el engorde intensivo de animales emite una gran cantidad de CH4 por superficie ganadera utilizada, si este CH4 fue fijado como C02en otros países, los animales actúan como contaminadores ambientales locales.

Cabe destacar las diferencias en la emisión total de CH4., dependiendo del método que se utilice para determinarla, para los sistemas extensivo y semi-extensivo, los valores máximos de emisión de CH4 se dan cuando se utiliza la metodología IPCC para el cálculo de la EB consumida y los Ym en CH4 del IPCC (1996). En cambio, cuando se utiliza la metodología del EV para la determinación del consumo adaptado a las condiciones locales y los Ym en CH4 propuestos por los autores, las emisiones muestran valores más bajos.

De acuerdo con los diferentes Ym de CH4. las diferencias entre los valores mínimos y máximos de emisión de CH4 puede tener una fuerte implicancia al estimar las emisiones totales de CH4 del sector ganadero bovino de un país. En ese caso, habrá que determinar primero la proporción de bovinos que se alimentan sobre: a. pasturas naturales (pastizales), b. pasturas implantadas, c. pasturas implantadas más suplementos energéticos y d. en sistemas productivos intensivos. Con ello se podrá determinar en consumo de EB de cada grupo y luego, con los diversos Ym, determinar la emisión total de CH4 por grupo y por país.

Por lo tanto, los resultados de este trabajo permiten concluir que existen variaciones considerables en la estimación de la cantidad de CH4 teórico total emitido por los animales. Esto depende de la alimentación, la metodología de determinación de la EB consumida y del Ym que se utilice en cada sistema de producción. La estimación del CH4 emitido tendrá cada vez mayor importancia en la medida que se decida castigando la mayor emisión de CH4. como estrategia para prevenir el efecto invernadero (EI) en el mundo.

 

Literatura citada

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Recibido 06 de noviembre 2006. Aceptado 01 de mayo 2007.

1 Dirigir correspondencia a H.von Bernard: vonberna@agro.uba.ar