Intensificación de los sistemas ganaderos y la contaminación ambiental, el caso de los gases efecto invernadero y el nitrógeno

Durante los últimos años tanto la comunidad mundial como los gobiernos han incrementando su preocupación por temas medioambientales y del cambio climático. En efecto, hace más de una década la mayoría de los países se adhirieron a un tratado internacional denominado “Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático” (http://unfccc.int/2860.php), con el fin de estudiar alternativas para reducir el calentamiento global y adoptar medidas de mitigación que disminuyan la velocidad del mismo. Asimismo, las redes sociales y las manifestaciones ciudadanas a nivel global, en torno a estos temas, son cada vez más frecuentes y con mayor adherencia. En este mismo sentido, un Grupo Intergubernamental sobre el Cambio Climático (http://www.ipcc.ch), creado en 1988, ha examinado las investigaciones científicas y ofrecido a los gobiernos resúmenes y asesoramiento sobre los problemas climáticos. Por otra parte, el aumento de la población mundial y las mayores expectativas de vida son elementos relevantes a la hora de explicar el aumento en la demanda de alimentos que se prevé en las próximas décadas. Se estima que cada 11 años la población mundial crece en mil millones de habitantes, lo que antes demoraba 130 años. Sin embargo, no se trata tan sólo de más bocas que alimentar sino también de un mayor poder adquisitivo, en especial en los países desarrollados y en vías de desarrollo.

Ante un escenario como el expuesto anteriormente existe cierta incertidumbre y cuestionamientos lógicos respecto del como la actividad agropecuaria nacional e internacional enfrentará estos desafíos. No debemos olvidar que nos encontramos se debe mejorar la producción pero con una gran presión por el cuidado del medio ambiente y los recursos naturales. Cabe entonces preguntarse ¿Cómo éste escenario afectará la producción ganadera futura, especialmente la de carne y leche bovina?, o bien ¿Cuales serán las demandas ambientales para la comercialización de los productos pecuarios?.

 

El aumento de sistemas productivos altamente intensivos y de confinamiento, durante los últimos 25 años, se explica por la mayor demanda de productos de origen animal, acuñándose el concepto de ganadería industrial. Esta puede ser definida como aquellos sistemas en los que menos del 10% del alimento es producido dentro de la explotación (Livestock and the Environment, 1996). Sin embargo, casi a la par de su origen la intensificación de los sistemas productivos ganaderos ha sido tema de debate debido a los efectos que puede tener en la disponibilidad de alimentos, la utilización de los recursos y la contaminación ambiental. En general, se asocia a estos sistemas intensivos con mayores problemas ambientales. Lo anterior, debido al alto uso de insumos externos (fertilizantes, combustibles, etc.) que generan una pérdida de biodiversidad, degradación del suelo, contaminación de las aguas, aire y suelo. Sin embargo, en muchas ocasiones suele utilizarse los conceptos de «intensificación» y «confinamiento» como sinónimos cuando en la práctica no lo son. En efecto, la intensificación se define como la adopción de un sistema de producción que resulta en una mayor producción (más producto por unidad animal o por superficie), es decir, más kilos de carne por hectárea o mayores rendimientos de la canal o bien más litros leche por vaca/hectárea. Bajo este concepto se puede incluir una serie de herramientas tecnológicas que impactan positivamente la producción (genética, sincronización de celos, inseminación artificial, dietas balanceadas, etc.). Por otra parte, el confinamiento se define como una alta concentración de animales en una superficie reducida por un tiempo determinado. Por lo tanto, los sistemas de confinamiento son una alternativa más de intensificación pero ésta última no necesariamente implica confinamiento. En USA son comunes las engordas a corral y lecherías con altas densidades animales es decir un alto nivel de confinamiento e intensificación, en muchos casos >10.000 cabezas en superficies reducidas (Figuras 1 y 2). Cabe señalar que en Chile gran parte de la ganadería de carne presenta baja intensificación, mientras que la ganadería de leche es más intensificada y tecnologizada. Si bien no existen estadísticas oficiales, se estima que el nivel de confinamiento es más bien bajo, dados los sistemas productivos imperantes, especialmente en la zona centro sur del país.

Indudablemente la ganadería industrial, como hasta ahora la conocemos, genera problemas ambientales y de bienestar animal. Entre los principales problemas ambientales podemos mencionar los residuos que los animales generan, los que se producen en gran cantidad y en reducidas unidades de superficie. En este sentido, se ha planteado que para asegurar la sustentabilidad y reducir la contaminación se debe volver a sistemas menos intensivos (“más naturales”) e incluso hasta se ha propuesto eliminar la proteína de origen animal, pues habría otras fuentes disponibles para satisfacer los requerimientos de las personas. Sin embargo, éstas propuestas son más bien expresiones filosóficas que no tienen sustento. No se debe olvidar que la población mundial aumentará a unos 8.226 millones para el año 2030 y con ello la demanda de proteína y productos de origen animal. Así entonces, la propuesta anterior implicaría una menor producción de alimentos y una mayor demanda por uso de suelo, aumentando con ello la deforestación para incorporar nuevas tierras a la producción, más uso de combustibles, fertilizantes y agroquímicos, resultando además en una mayor emisión de gases efecto invernadero (GEI).

Los sistemas intensivos y particularmente los CAFO (de sus siglas en ingles Operación de Alimentación de Animales Confinados) tienden a asociarse con mayores producciones de residuos (heces y orina) en comparación a los sistemas convencionales o más extensivos, y por lo tanto tienden a ser negativamente evaluados. En efecto, en 1992 la Unión Europea elaboró una Política Común Agrícola (CAP, de sus siglas en inglés) para regular la producción, el comercio y procesamiento de productos agrícolas. Posteriormente, en 1999 se crearon los marcos regulatorios medioambientales (AES, Agri-Environmental Schemes) con la intención de promover métodos que sean compatibles con la protección del medio ambiente. Estas políticas indudablemente tienen un efecto en las exigencias que los países de la Unión Europea imponen a sus productores y en consecuencia a los productos que se importan, especialmente en el ámbito ambiental y de bienestar animal. Es lógico pensar que dada la importancia de estos temas muy probablemente la mayoría de los países adscriba exigencias de esta índole en el mediano a largo plazo. En efecto, en algunos países el etiquetado de los productos animales según el método de producción es obligatorio, con ello los consumidores tienen la posibilidad de apoyar la protección ambiental y bienestar animal. Este es el escenario al que los productores nacionales deben preparase para comercializar sus productos, por ello resulta vital evaluar los sistemas productivos, ya que según un informe de la CEPAL (2009), Chile se encuentra entre los países de América Latina con mayor vulnerabilidad frente a las nuevas exigencias ambientales. Se debe considerar además, que en Agosto del 2010 el Gobierno de Chile presentó su compromiso de realizar acciones apropiadas de mitigación con el objeto de limitar en un 20% las emisiones de GEI respecto de la proyección del escenario de referencia al 2020. Sin duda, esto tendrá un efecto en el sector pecuario toda vez que en Chile el sector agrícola es el tercero en importancia en emisión de GEI detrás del sector energía y procesos industriales. Además, de la producción total de metano del sector agrícola, casi la totalidad (>95%) está asociada a la fermentación entérica (fundamentalmente a la producción de rumiantes).

Otro aspecto que se debe considerar dice relación con el cómo se realiza el análisis de tipo económico y productivo de las explotaciones pecuarias, las que tradicionalmente se han efectuado en términos de unidad de superficie, es decir, $/ha o kg/ha. Sin embargo, con este nuevo enfoque basado en la sustentabilidad, el análisis debiera reorientarse hacia la unidad de producto obtenido, es decir, GEI/residuos por kilo de carne o por litro de leche. Todo ello en un marco en que se asegure la sustentabilidad económica de la empresa.

 

Los GEI se han transformado en un importante tema para la producción animal a nivel mundial, particularmente en la producción de rumiantes, debido a las consecuencias que los estos gases tienen en el cambio climático (Steinfeld et al., 2006). Los principales GEI incluyen dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄) y oxido nitroso (N₂O). Entre los GEI, N₂O y CH₄ presentan los mayores potencial de calentamiento de la atmósfera alcanzando 25 y 298 veces más que el CO₂ , respectivamente (IPCC, 20071). En conjunto estos gases se expresan como equivalentes CO₂ (CO_{2 eq}). Desde el punto de vista ganadero, el CH₄ es con frecuencia el gas de mayor contribución a nivel de predial (Beauchemin et al, 2010; Veysset et al, 2010), ya que es uno de los productos resultantes de la fermentación ruminal. En este sentido existe numerosa evidencia científica de que el tipo de dieta tiene un efecto sobre la producción de CH₄. Un aumento en el uso de concentrados en la dieta disminuye en gran medida la metanogénesis por unidad de alimento ingerido (Johnson y Johnson, 1995; Martin et al, 2010), lo que se debe principalmente al cambio en la microflora ruminal que resulta en una mayor producción de propionato, mientras que dietas fibrosas producen preferencialmente de acetato, butirato y CH₄.

En un estudio reciente Capper y col (2009) compararon el impacto ambiental causado por un sistema de producción de leche tradicional (año 1944) vs. uno moderno (año 2007). Los sistemas más intensificados muestran un aumento significativo de la producción de leche (58,5%) con un menor número de animales por litro de leche producida (~78% menos animales). Esto implica menos producción de GEI por litro de leche (3,66 vs 1,35 kg CO_2eq/kg leche), así como menos estiércol por litro de leche producido, y una menor superficie de suelo. No obstante, cuando las comparaciones se hacen a nivel de individuo, es decir, por cabeza los valores de GEI y residuos son mayores en los sistemas más intensivos. En otro estudio, realizado en Irlanda por Casey y Holden (2005), se señala que en la medida en que se intensifica un sistema (es decir, > carga animal, > fertilización N y uso medio de concentrados) se reduce la cantidad de GEI por litro de leche, mientras que aumenta la cantidad de GEI por hectárea. Similares respuestas han sido observadas en sistemas de producción de carne por Harper y colaboradores (1999), quienes reportaron menores producciones de GEI en sistemas más intensivos respecto de sistemas convencionales (0,23 vs. 0,07 kg CH₄/animal para dietas 100% praderas vs. dietas con 80% de granos respectivamente). McGinn y col (2011) reportaron valores similares de producción de CH₄ (0,141 kg/animal) para animales en condiciones de pastoreo en Australia. A la fecha, no existen en Chile estudios que evalúen la producción de GEI en función de la dieta, lo que representa un desafío para los investigadores nacionales. Sin embargo, el mayor desafío para reducir los GEI no se encuentra necesariamente en la engorda, las que dependiendo del precio del mercado pueden incorporar más granos o alimentos de mayor digestibilidad en la dieta, reduciendo así la producción de GEI. Es en la crianza donde se presentan los mayores desafíos, pues cerca del 80% de las emisiones GEI del sector bovino de carne provienen de este sector productivo, según estudios recientes realizados en Canadá.

Otro aspecto a considerar en el caso de los sistemas intensivos y especialmente en los de animales confinados es el manejo de los residuos, ya que éste es un potencial agente de contaminación ambiental y de riesgo para la salud humana. Los residuos líquidos y sólidos son generalmente almacenados en pozos o en pilas de compostaje para posteriormente ser aplicados a praderas o campos para reciclar los nutrientes que se encuentran en ellos (fundamentalmente N, P y K) y mejorar las propiedades físicas y químicas del suelo. Un estudio realizado por Hao y colaboradores (2001) señala que la emisión de GEI durante el proceso de compostaje reduce el valor agronómico del compost. Los autores elaboraron un estudio en que compararon el impacto de dos métodos de compostaje (pasivo y activo (6 volteos)) sobre la producción de GEI, determinando que el método activo de compostaje produjo 127% 7 29% más CO₂ y CH₄ que el método pasivo, respectivamente. Asimismo, las pérdidas de N en la forma de N₂O fueron 0,11 y 0,19 kg N Mg^-1 estiércol para el método pasivo y activo, respectivamente. Es esperable que las regulaciones en el manejo del estiércol cobren cada vez mayor relevancia. Otro tema de estudio, relativamente nuevo a nivel internacional, es el destino y transporte de bioaerosoles asociados al manejo de estiércoles en sistemas de producción intensivos y CAFO. Estos bioaerosoles son pequeñas partículas de origen biológico que se mueven en el aire, que en éste caso pueden transportar agentes potencialmente dañino para los seres humanos (endotoxinas, virus, bacterias, etc). Un detallado análisis de éste tema fue recientemente presentado por Dungan (2010). Adicionalmente, las pilas de compostaje, pozos y material aplicado en praderas también generan GEI (oxido nitroso, metano) y amoníaco (Figura 3). Actualmente se están realizando diversos estudios para determinar cual es el manejo que genera menores cantidades de GEI, a modo de ejemplo se puede señalar que la aplicación subterránea resulta en menos producción de GEI que el desparramar los residuos líquidos. Asimismo, se debiese evitar el movimiento de las pilas de compostaje pues esto aumenta la producción de GEI.

 

El nitrógeno (N) constituye un importante elemento en la producción animal porque forma parte de los aminoácidos que constituyen la proteína de tejidos de origen animal, leche, huevos y lana (Elizondo, 2002; Francis et al., 2007; Van der Hoek, 1998). Además, constituye un importante factor en la producción de forraje, el que a su vez proporciona más del 70% de la ingesta de proteínas mundial por los animales (Van der Hoek, 1998). Un exceso de N en la dieta se traduce en un riesgo de contaminación del medio ambiente y mayores pérdidas económicas para el agricultor (Dumont and Salazar, 2001). Las heces y orina eliminados por los animales pueden causar impactos negativos en la calidad del agua, emisión de olores, moscas y compuestos nitrogenados tales como NH₄⁺, NO₃^- y NO₃^- hacia la atmósfera o aguas subterráneas y también emisiones de metano (Van Horn et al., 1996). Lo anterior resulta en problemas de eutrofización por N y fósforo, acidificación por amoniaco, óxido de nitrógeno y compuestos de azufre (Sánchez 2006). En 1991 la Unión Europea presentó las normas sobre nitratos, la cual tiene por objeto prevenir la contaminación de las aguas subterráneas y superficiales por nitratos procedentes de fuentes agrícolas. Estas normas establecen medidas obligatorias que implican un límite en la cantidad de estiércol (orina y heces) que se pueden aplicar por unidad de superficie cada año. Este límite tiene consecuencias muy importantes en la determinación de la carga animal en las explotaciones ganaderas. Por lo tanto, existe un creciente interés en el desarrollo de métodos para predecir la excreción de N y de medidas de mitigación para reducir la producción de N en las heces y la orina en la producción animal (Yan et al., 2007).

A nivel global existen diversos esfuerzos por desarrollar estrategias de alimentación que permitan mejorar la utilización de N por parte de los animales, disminuyendo las pérdidas y mitigando los impactos ambientales. Una reducción del exceso de N en la dieta disminuye el contenido de N en las heces y orina, por lo que la elaboración de dietas que se ajusten a los requerimientos de los animales ayuda a prevenir la excesiva excreción de N y otros nutrientes (Galyean, 2000; Klopfenstein et al., 2002). En la zona centro-sur de Chile, la combinación de condiciones edafoclimáticas y del manejo de las praderas, permite una gran producción de materia seca con muy buenas características nutricionales. Sin embargo, en muchas ocasiones la proteína cruda (PC) alcanzan valores por sobre el 30%, valor muy superior al que necesita una vaca de alta producción o un animal en engorda, causando un problema de desbalance nutricional y de contaminación ambiental.

En Chile existen pocos estudios respecto de la eficiencia de uso de nitrógeno en el ganado de carne. No obstante, las consideraciones medioambientales están recibiendo cada vez más atención en las agendas políticas, sociales y económicas de diversos países del mundo. Por ello, se espera que las exigencias en la producción de alimentos de origen animal de alta calidad reduzcan al mínimo los efectos negativos sobre el medioambiente y en lo posible aumenten la eficiencia productiva. El deterioro del medio ambiente es ocasionado en parte por las excreciones generadas por los animales que incluyen gases orina y heces, lo que en conjunto contribuyen al efecto invernadero y la contaminación del suelo y especialmente de las aguas subterráneas (Ibarra et al., 2006). A modo de ejemplo, De Klein y col (2009), indican que la principal fuente de N₂O en los sistemas de pastoreo son las excretas depositadas por animales en pastoreo o aplicada a la tierra como abono, recogidos en la sala de ordeño, o el sistema de alojamiento invernal. Según Erickson y col (1999), cada animal excreta alrededor de 2,2 kg/animal/d. Si se considera que la masa ganadera en Chile alcanza a 3,7 millones de cabezas, se liberan diariamente cerca de 10.340 ton de estiércol o el equivalente a 55,94 ton/d de N. Lo anterior no sólo genera pérdidas económicas, sino que también un deterioro ambiental (Alfaro and Salazar, 2005).

 

En Europa y en USA la intensificación en la producción pecuaria es una realidad que ha permitido satisfacer la creciente demanda de alimentos. Sin embargo, estos sistemas han causado un impacto negativo en el ambiente a través de los años producto de la falta de políticas y normas regulatorias. Hoy en día éstas políticas y estándares son una realidad en muchos países (no aún en Chile). Su implementación permitiría mantener o aumentar los niveles productivos sin perjudicar los recursos naturales y al mismo tiempo reducir los GEI. En el futuro debiéramos contar con tecnologías de intensificación que mejoren la eficiencia productiva, elemento clave en el negocio pecuario ya que determina la utilidad final que el productor logra. Estas tecnologías son una necesidad ya que en todos los escenarios evaluados por diversos organismos internacionales se proyecta que la producción bovina, y de rumiantes en general, se intensificará reduciendo la superficies pastoreadas, aumentando el uso de cultivos o granos para mejorar la conversión (kg alimento por kg de carne/leche producida) y con ello mejorar la eficiencia productiva de los animales. En este contexto, hace unos años se está trabajando en la búsqueda de animales de alta eficiencia en base a mediciones del consumo residual de alimento (RFI = Residual Feed Intake), la idea es seleccionar aquellos animales que presenten mayor eficiencia en desmedro de aquellos que consumiendo igual o más alimento producen menos.

Es evidente que todos los sistemas de producción pecuaria tienen un impacto ambiental, la idea entonces es que éste sea mínimo pero que al mismo tiempo maximice la cantidad de productos obtenidos para mejorar la rentabilidad económica del negocio y satisfacer la creciente demanda de alimentos. Basados en las proyecciones de cambio de temperaturas y precipitaciones para el territorio nacional, es posible especular que en el mediano y largo plazo existirá una mayor competencia por el uso del suelo en la zona centro-sur del país, especialmente en el valle central. En consecuencia, los sistemas ganaderos serán forzados a moverse a sectores marginales que en general tienen menor potencial productivo o bien deberán mejorar la eficiencia mediante la intensificación, tal y como ocurrió en la zona central con el boom de la fruta años atrás. En ambos casos el manejo animal (bienestar), nutricional y de los residuos cobrará mayor relevancia toda vez que serán exigibles a la hora de comercializar los productos.

Finalmente como dijo Einstein “si se busca resultados distintos, no hay que hacer siempre lo mismo”. Por ello los productores deben estar atentos y tomar las decisiones correctas acordes a la realidad, social, económica y productiva.

 

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Figura 1. Sistemas de engorda a corral (Feedlot 18.000 animales), Ainsworth Nebraska-USA (foto Rodrigo Arias)

 

Figura 2. Lechería en confinamiento (10.000 vacas en ordeña), Dry Creek Idaho-USA (foto Rodrigo Arias).

 

Figura 3. Ciclo de vida de GEI en un sistema de producción de carne (adaptado de Beauchemin y col., 2010)