Vida útil de ingredientes para animales

El objetivo primario de la formulación de dietas para animales de granja es maximizar la respuesta productiva con un costo de los insumos lo más bajo posible, pero el cambio climático, sus posibles consecuencias sobre la producción de alimentos y los compromisos de la industria para minimizar los daños al medio ambiente nos siembran la necesidad de incluir la huella ambiental de los alimentos en la formulación de las dietas.

De acuerdo con el panel intergubernamental sobre el cambio climático (IPCC por sus siglas en inglés) las actividades humanas tienen una inequívoca influencia, a través de la emisión de gases de efecto invernadero, en el calentamiento global, con un incremento en la temperatura promedio del planeta de 1.1°C (en el año 2020) en comparación a la era preindustrial (1850-1900). La concentración de CO₂ en la atmósfera en el año 2019 (410 ppm) fue la más alta en los últimos 2 millones de años (IPCC, 2023), y la ganadería contribuye con el 14.5% de las emisiones (Gerber et al., 2013). Para contener el incremento de los gases de efecto invernadero es fundamental conocer la huella ambiental de los productos e identificar los insumos y procesos que más impacto generan en cada etapa de su ciclo de vida, desde la elaboración o extracción de las materias primas que utiliza hasta el momento de su disposición final, es decir; cuando es usado o desperdiciado, a este estudio se le conoce como el análisis del ciclo de vida (LCA por sus siglas en inglés).

El LCA es una metodología que surgió en la década de los 90´s (Guinée, 2011), no se limita a contabilizar el inventario de emisiones de gases de efecto invernadero, también es usada para contabilizar los recursos naturales que se usan o consumen y los diferentes tipos de daños al medioambiente que se generan en la vida de un producto, lo que se conoce como huella ambiental del producto, en el caso de los alimentos balanceados el LCA debe contemplar la producción agrícola y agroindustrial de los insumos alimenticios, el transporte a la planta de alimentos y los procesos de manufactura para la elaboración del alimento balanceado (GFLI, 2023).

El ciclo de vida de los alimentos de consumo animal empieza con la siembra en la producción agrícola de los ingredientes. Los diferentes cultivos utilizan durante su producción agrícola un espacio de tierra donde crecer (que medimos en m² equivalentes) y necesitan agua (m³ de agua), también requieren de maquinaria para la siembra, el riego y la cosecha, y por lo tanto ocupan combustibles y energía eléctrica para su funcionamiento por lo que tienen emisiones de gases de efecto invernadero (CO₂ equivalente), al estudio se puede agregar el uso de pesticidas y fertilizantes y con ellos los recursos naturales que utilizan y el daño ambiental que estos generan.

Después de la cosecha, el producto es transportado en vehículos, que usan combustible, a lugares de almacenamiento donde se ocupan diferentes máquinas para su transporte, secado y almacenamiento por lo que se consumen combustibles y energía eléctrica.

En el caso de ingredientes agroindustriales como la pasta de soya o el salvado de trigo, después del almacenamiento de la producción agrícola hay también un transporte a la fábrica donde se realizan una serie de procesos para obtener un producto, dichos procesos usan combustibles y energía eléctrica también.

Tanto en la producción agrícola como en la agroindustrial se generan varios productos, coproductos y subproductos; por ejemplo, en la producción agroindustrial de aceite de soya, se genera como subproducto la pasta de soya, la huella ambiental de todo el proceso agrícola y agroindustrial se divide entre la proporción másica de los productos y subproductos; es por eso que la pasta de soya tiene mayor huella ambiental que el aceite de soya.

Por otro lado, los procesos agrícolas y agroindustriales generan desperdicios, los cuales también pueden ser usados en alimentación animal. La diferencia entre un producto, subproducto o desperdicio es que el producto es la razón del proceso y la fuente principal de ingresos. Un subproducto es aquel que es generado necesariamente en el proceso de producción del producto, se obtiene una remuneración económica por él; generalmente menor a la del producto, pero la razón por la que se obtiene es para obtener el producto principal; es decir, no es la razón por la que se hace el proceso. Y un desperdicio es aquel que se genera en alguna parte del proceso por consecuencia de la limpieza, errores de producción, rechazos de calidad o devoluciones de producto terminado; es decir, no hay intención de producirlo, también los subproductos que no tienen un valor económico son considerados desperdicios (Vellinga et al, 2013). La gestión de los desperdicios se debe de incluir en el análisis del ciclo de vida del producto, pues al tirarlos se genera un daño al ambiente, cuando estos desperdicios son revalorizados para reintegrarse a un nuevo proceso de producción, como ocurre con el reciclaje, el proceso de valorización del residuo forma parte de un nuevo ciclo de vida; en el caso de la valorización para consumo animal, los procesos que se le hacen al residuo para poder ser usado como alimento animal forman parte del ciclo de vida del alimento balanceado (Vellinga et al, 2013).

Supongamos que se quiere elaborar una dieta para cerdos en finalización (80 a 110kg) en la planta de alimentos de Agropecuaria FC en Teotihuacán Estado de México y se cuenta con los ingredientes descritos en el Cuadro 1. Para el cálculo del LCA de los ingredientes podemos usar lo reportado en artículos de investigación o en bases de datos. El Global Feed LCA Institute (GFLI, 2023) y el Instituto Nacional para la Investigación Agronómica de Francia (Wilfart et al., 2016) cuentan con bases de datos confiables con el LCA de ingredientes comunes en alimentación animal; para el presente ejemplo se utilizó el LCA reportado por Haque y Liu (2019). 

El transporte de los lugares donde se almacenan los ingredientes a la planta de alimentos implica el uso de combustibles fósiles, y por lo tanto, emisiones de CO2 a la atmósfera, si se conoce la distancia del lugar de almacenamiento a la planta de alimentos podemos estimar las emisiones de CO₂ utilizando las siguiente fórmula:

 

Donde el factor de emisiones promedio por transporte (et) son: Camión= 0.08618, Tren= 0.02014, Barco= 0.00551 ( kgCO₂eq/tkm)  (Impact Forecast, 2023)

Si se utiliza más de un medio de transporte se deben sumar las emisiones por cada medio de transporte

Supongamos que tenemos dos proveedores distintos para la pasta de soya, uno en Tlanepantla, Estado de México y otro en Monterrey Nuevo León (Cuadro 2), el LCA del proceso agroindustrial es el mismo pero la distancia entre un proveedor y el otro es diferente y por lo tanto las emisiones de carbono relacionadas al transporte son diferentes.

El proceso de manufactura del alimento balanceado implica el uso de diferentes máquinas para el transporte, limpieza, secado, almacenamiento, molienda, tratamiento térmico y envasado. Cada maquina ocupa energía eléctrica y algunos procesos también el uso de agua y combustibles fósiles, como el pelletizado, extrudido o rolado con vapor. Se debe ir sumando el gasto de energía, agua y combustibles que se utilizan en la elaboración del alimento balanceado, tomando en cuenta que hay procesos que aplican a todos los ingredientes, como el mezclado, y procesos que solo aplican a algunos ingredientes, como la molienda, por lo que la huella ambiental del proceso de manufactura es diferente para cada ingrediente.

Para calcular las emisiones de CO₂ equivalente a partir del gasto de energía se utiliza las siguientes equivalencias:

0.423 t CO₂ eq /MWh   (SEMARNAT 2022) y 1 HP= 0.0007457 MW

En el ejemplo (Cuadro 3) podemos observar que el pan y el maíz son los únicos ingredientes que requieren molienda, pero los equipos para moler y la capacidad de estos es diferente, dado que el pan es más suave que el maíz la energía necesaria para molerlo es menor. 

Al sumar la huella ambiental del proceso agrícola y agroindustrial, el transporte y el proceso de manufactura en la planta de alimentos obtenemos el LCA total del ingrediente (Cuadro 4). Para obtener el el análisis del ciclo de vida (LCA) de la dieta se hace la suma ponderada del porcentaje de inclusión de cada ingrediente por su impacto ambiental

Al balancear la dieta al mínimo costo observamos que la dieta total emite 0.4004 kg CO2/kg de alimento a un precio de $7.26 pesos por kilo (Cuadro 5, Referencia). Observamos también que se da preferencia por los insumos más baratos sin tomar en cuenta el impacto ambiental que estos generan. Para utilizar el LCA de los ingredientes en la formulación se requiere el compromiso de la empresa para reducir sus emisiones y hay 4 niveles de compromiso:

Nivel 1: Selección de proveedores y proceso de manufactura: Consiste en medir el el análisis del ciclo de vida (LCA) de los ingredientes y comparar entre proveedores de un mismo insumo o realizar cambios en nuestro proceso de producción que signifiquen una reducción en el impacto ambiental del producto. Siguiendo el ejemplo se tienen dos proveedores de un mismo producto, sólo que uno más lejos que otro, y además se propone mejorar la eficiencia de los motores para reducir su gasto de energía (de 88 a 96% de eficiencia), al hacer esos cambios obtenemos una reducción de 3.9% en las emisiones de CO₂eq y un aumento del 0.3% en el precio del alimento (Cuadro 5, Nivel 1).

Nivel 2: Establecer un objetivo de reducción: Los cambios para disminuir las emisiones de carbono pueden significar un aumento en los costos de los alimentos, por lo que las empresas pueden fijar un objetivo de reducción en relación con la dieta balanceada al mínimo costo y balancear una nueva la dieta cumpliendo el objetivo de reducción, de esta forma el LCA de los ingredientes es usado como una restricción más en nuestro sistema de formulación de dietas. Suponiendo un objetivo de reducir en un 10% las emisiones de CO₂ del alimento, nuestra restricción será que la dieta no puede superar los 0.375 CO₂eq/kg. Al considerar la nueva restricción y balancear al mínimo costo obtenemos la reducción deseada en las emisiones de carbono, pero un aumento del 0.5% en el costo de la dieta (Cuadro 5, Nivel 2).

Nivel 3: Balanceo multiobjetivo para minimizar CO₂eq y Costo de la dieta: Se puede optimizar para un mínimo precio y a un mínimo impacto ambiental, para ello es necesario establecer una función objetivo que contemple los dos y tomar como referencia la dieta inicial al mínimo costo, la función objetivo es:

 

Donde α es el peso o importancia que se le da al costo de la dieta, y es un número entre el cero y el uno. Suponiendo que se le da la misma importancia al precio que a la reducción de emisiones de carbono (α=0.5), y realizando el balance multiobjetivo se lograría reducir 37% las emisiones de carbono, pero aumentaría el costo del alimento en 8.11% (Cuadro 5, Nivel 3).

Nivel 4: Balanceo para minimizar CO₂ eq: Consiste en utilizar como función objetivo el impacto ambiental en lugar del costo de la dieta, se puede hacer para minimizar un solo impacto (la función objetivo es:

  

O haciendo un balanceo multiobjetivo tomando en cuenta los diferentes impactos obtenidos en el LCA de los ingredientes (la función objetivo es:

  

Donde α,β y δ son números entre 0 y 1 y además α+β+δ=1

Al realizar el balanceo para minimizar las emisiones de carbono obtenemos una reducción del 66.2% en las emisiones de CO₂ equivalente pero un aumento del 17.5% en el costo de la dieta (Cuadro 5, Nivel 4).