Alimentación animal y polución

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Daniel H.Ponce
Téc.Agropec.
Montevideo-Uruguay

 

Aspectos relacionados a la contaminación ambiental.

Como se ha mencionado en el capitulo anterior, uno de los factores que mas incide en la polución debida a las explotaciones ganaderas, esta relacionado con la alimentación animal. Actuando sobre la composición de las raciones se puede disminuir la producción de metano en los rumiantes y la excreción de nitrógeno (N) y fósforo (P) en las deyecciones de todas las especies animales. Todo ello se traduce muchas veces en un aumento del costo alimenticio, lo que incidirá en el precio de los productos (carne y leche).

La contaminación del aire se manifiesta por diversas causas, pudiendo mencionar el efecto invernadero, donde el metano contribuye con el 15% del mismo. En el último siglo la producción de CH4 se incrementó 3,7 veces. También se puede agregar la contaminación causada por los olores y el amoníaco cuya principal fuente es la producción animal y esta asociado a la lluvia ácida. En la misma también actúan compuestos tales como SOx, NOx y Cl.

La contaminación de las aguas es debido al nitrógeno (napas freáticas) y fósforo (aguas superficiales) provenientes de distintas fuentes.

En la contaminación de los suelos se deben mencionar también la presencia de las heces de metales pesados, provenientes de los núcleos minerales y otros aditivos utilizados como suplementos alimenticios de los animales.

El N de las heces es poco variable y se encuentra bajo formas orgánicas que evolucionan lentamente. Por el contrario el N de la orina es muy variable, encontrándose bajo formas amoniacales y se volatiliza o lixivia fácilmente. Los niveles máximos aceptables en aguas subterráneas para la UE son de 11 mg. de N/litro y la lixiviación debe ser menor a 33 kg./ha/año (Voorburg, 1992).

En las deyecciones animales la mitad del N se encuentra bajo formas amoniacales y la otra mitad en la materia orgánica de las heces. El amonio pasa a la atmósfera (NH3) y el que no se volatiliza juega un rol activo en el suelo, ya que es fácilmente convertido en nitratos por los microbios (nitrificación). Los nitratos son muy solubles y no son retenidos por las partículas del suelo, esto significa que el N que no es aprovechado por las plantas será lixiviado. La mejor forma de prevenir este proceso es la aplicación del estiércol en el suelo en el momento de mayor demanda de las plantas.

El N mas problemático es el que se encuentra ligado a la materia orgánica; este N es liberado como amoníaco durante la mineralización de la misma, dependiendo de la digestibilidad de la materia orgánica y de la temperatura del suelo. También puede existir denitrificación, convirtiéndose los nitratos en N2, N2O o NO (Voorburg, 1992).

La mayoría de los suelos poseen una alta capacidad de retención de P; el problema ambiental se produce por el P lixiviado a las napas de agua, a través de los suelos con baja retención o por excesivas tasas de utilización. El máximo contenido aceptable de P en dichas aguas es de 0,10-0,15 mg/l; si el promedio de agua que percola a través de una Ha es de 3.000 m3 al año, significa que el P lixiviado debería ser menor que 0,30-0,45 kg/ha/año (Voorburg, 1992).

En los cerdos la disponibilidad del P en las dietas es del 24%, siendo la excreción del 35% del P ingerido. En las aves la disponibilidad es del 60% y la excreción del 50%.

Producción de metano.

La población microbiana del tracto digestivo de los animales permite aprovechar la biomasa vegetal con fines energéticos y valorizar el nitrógeno no proteico; también contribuye a una importante producción de CH4. La fermentación glucidica anaeróbica y principalmente de la fracción parietal en el retículo-rumen de los rumiantes es la que produce el metano.

La población microbiana del rumen valoriza los glúcidos citoplasmáticos y parietales con producción de glucosa, pero los microbios para obtener la energía vital degradan la glucosa con producción de ácidos grasos volátiles (AGB) y de ATP. Esta transformación es acompañada de una producción de H2 cuya acumulación disminuye la actividad microbiana.

Para eliminar este H2 las bacterias metanogénicas lo transforman, en presencia de CO2, en CH4 mas agua. Esta producción varía con la especie animal siendo los rumiantes los mas contaminantes. Así esta producción alcanza los 80 kg/cab/año para los bovinos (110 en vacuno lechero y 90 en vacuno de carne), 8 kg/cab/año para los ovinos, 15kg/cab/año para los equinos y solo 1kg/cab/año para los cerdos (Vermorel, 1996).

En los rumiantes.

La energía liberada bajo forma de CH4 representa del 4 al 10% de la energía bruta ingerida; ello es tanto mayor, a igualdad de digestibilidad cuando la dieta es más rica en forrajes y glúcidos parietales.

El CH4 atmosférico se ha incrementado en la medida que aumentó la producción animal de los países industrializados. Los rumiantes producen una media de 22 gr. De CH4/Kg de materia seca ingerida.

Los principales factores de variación son la digestibilidad de la ración y el nivel alimentario; cuando este último aumenta la producción global de CH4 tiende a disminuir.

Por otra parta para una vaca lechera de alto nivel productivo, la producción de CH4 disminuye por Kg de leche, presentando un máximo en la función de la ingesta de alimento y un aumento por animal con el incremento de nivel productivo.

Las principales medidas para disminuir la producción de CH4 se deben aplicar sobre la alimentación de los animales a través de:

  1. Nivel alimentario: por cada Kg de materia seca ingerida por encima del mantenimiento la producción de metano disminuye 0,65 g.
  2. Composición de la ración: la producción en orden decreciente es celulosa (80g/kg), proteínas (19g/kg), glúcidos solubles (11g/kg) y lípidos.
  3. Suplementación con materias grasas: disminuyen la celulosis al disminuir la flora microbiana.
  4. Transformación tecnológica del alimento: por efecto “bypass” de proteínas y almidón (extrusado), o tratamiento alcalino de las pajas.
  5. Aditivos (biotecnología): dentro de ellos se pueden mencionar el uso de probióticos y ionósforos, cuyos efectos a largo plazo son dudosos. También la defaunación de protozoos que contribuyen a la producción de CH4 cuya eliminación resulta difícil en la práctica. Finalmente el uso de la somatotropina (BST).

En otros animales.

En el caballo y el conejo, el 2-3 % de la energía bruta ingerida se pierde como CH4 (equinos 15kg/cab/año de CH4), mientras que en el cerdo ese valor es de 0,5-2% (1kg/cab/año de CH4 o 1-8 g/kg de materia seca ingerida). En esta última especie la producción de CH4 depende de la categoría del animal que se considere: terminación 4,6 g; hembra gestante 1.5g; hembra lactante 1,3g.

La Polución por las deyecciones

El principal problema de la ganadería intensiva relacionado con la contaminación lo constituyen las deyecciones, cuya carga contaminante depende de distintos factores que afectan la composición de los efluentes:

  1. Ligados a las instalaciones y equipos afectan: principalmente las cantidades de agua presente en los efluentes y la magnitud de las emanaciones gaseosas.
  1. Uso de pisos ranurados: para su construcción se estima el volumen de deyecciones de 1 m3 por cerdo de 100 kg. de peso vivo. También se debe contemplar el mayor volumen producido por el uso de cama de paja, en ciertas categorías de animales.
  2. El contenido de agua de los efluentes es variable y aumenta los costos del manejo de los mismos. De esta forma, para un cerdo el tenor de materia seca de las deyecciones es de 80 g/l, dependiendo de la frecuencia de lavados, perdida de agua de los bebederos y modo de suministro de la misma.
  3. La influencia de las emanaciones gaseosas se manifiesta en las instalaciones (NH3, SH2, CO2), y durante el almacenamiento de las excretas o su esparcido en el terreno. Este último caso las pérdidas promedio de N son del 50%, dependiendo de la técnica del esparcido y las condiciones climáticas (temperatura, viento).
  1. Ligados al alimento y al animal: Como se observa la composición del alimento y la performance del animal influencian directamente la carga contaminante de las deyecciones, debiéndose actuar sobre estos factores preventivamente (Dourmad y Guillou, 1992). Las deyecciones corresponden a la fracción de alimento que no ha sido retenido por el animal y que depende de la composición del alimento y de la capacidad del animal de aprovechar los diferentes nutrientes. En este caso los más importantes y que presentan un interés son el nitrógeno y el fósforo.

Excreción  de nitrógeno.

El N presente en las deyecciones proviene de dos fracciones:

N no digerido: eliminado a nivel fecal bajo forma de proteínas vegetales y bacterianas. La importancia relativa de esta fracción en relación a lo ingerido, depende de la digestibilidad de las proteínas de la dieta (materias primas).

N excretado a nivel urinario: en gran parte bajo la forma de urea; ello se debe a la oxidación (principalmente en el hígado) de aminoácidos que no se utilizan para la síntesis proteica. La importancia de esta fracción depende de la cantidad y calidad del aporte proteico y del potencial de crecimiento del animal.

Para disminuir la excreción de N hay que actuar sobre la alimentación, optimizando la retención de este nutriente por el animal.

En los rumiantes.

  • Evitar los excedentes de proteína ajustando los aportes a las necesidades.
  • Mejorar la calidad del aporte nitrogenado através del empleo de aminoácidos sintéticos.
  • Optimizar la taza de retención de los microbios ruminales: sistema Proteína Asimilable del Rumen – Carbohidratos Asimilables del Rumen (RAP- RAC). Se equilibra el aporte de energía y N a nivel ruminal favoreciendo la simultaneidad de los procesos.
  • Evitar el uso de concentrados en la alimentación (intensificación).

En los cerdos.

Considerando el ejemplo del ganado porcino en engorde en condiciones habituales de alimentación, la excreción media del N, ingerido por via fecal es del 15 – 20% y por vía urinaria del 40 -45%.

Para reducir la contaminación existen diversas alternativas, tales como:

  1. Disminuir la cantidad de proteína ingerida, equilibrando los aportes alimenticios con las necesidades. Se deben adecuar las relaciones PB/Energía AA/Energía. Así mismo se evitará el uso de fórmulas únicas en la ración, adecuadas para el inicio de cada etapa pero que provocan el derroche de proteínas hacia el final de las mismas. Para ello se puede recurrir a la alimentación por fases.

En el cerdo en crecimiento – terminación, el aumento en la excreción de N se produce como consecuencia de un  mayor consumo  de proteínas o una disminución en la eficiencia de retención nitrogenada. Las cantidades diarias de proteína fijada aumentan ligeramente entre 25–50Kg, tendiéndose a estabilizar posteriormente. El nivel máximo de fijación depende del potencial de crecimiento del animal y está en función del tipo genético y del sexo.

Cuando un mismo alimento se ofrece en forma constante a lo largo del crecimiento – terminación del cerdo las cantidades de N ingerido aumentan marcadamente entre 25–100 Kg de peso vivo con el incremento en el nivel de consumo. Simultáneamente aumentan las cantidades de N excretado, principalmente en la orina.

La excreción de N se puede reducir recurriendo a un régimen progresivo con un alimento de 17% de PB para un cerdo de 20 Kg de peso vivo, a un alimento con 13 % de PB para un animal de 100 Kg. Esto se comprueba al comparar este sistema con el de dos dietas (para crecimiento y terminación) o el régimen único.

  1. Maximizar la digestibilidad de la proteína de la ración, a través de un mejor equilibrio de los AA de la dieta, recurriendo al concepto de proteína ideal. Por otra parte es importante el mayor conocimiento de la disponibilidad de los mismos en los alimentos.

Como las necesidades se expresan en AA totales pero su disponibilidad varía en función de la fuente, tratamiento tecnológico del alimento, etc. Se suele trabajar con márgenes de seguridad. Es por ello que para reducir los niveles de PB se deben formular las raciones en base a AA disponibles o digestibles.

N: Nitrógeno

PB: Proteína Bruta

AA: Aminoácidos

Excreción de Nitrógeno

En el artículo anterior habíamos visto que existen diversas alternativas para reducir la contaminación, siendo también una de ellas la mejora de las performances de los animales, en particular reduciendo el índice de conversión alimenticia. Un aumento del índice de conversión de 0,1 punto para un valor medio de 3,2, produce un incremento relativo del N excretado del 3% (Dourmad y Guillou, 1991). La presentación del alimento es otro factor que incide sobre este índice, mejorándolo para el caso de las raciones granuladas y húmedas.

Si la mejor performance se logra a partir de un incremento en la deposición de músculo, se reduce la cantidad de N en la orina. En animales con igual índice de conversión, la velocidad de crecimiento no tiene incidencia sobre el nivel N excretado.

Por otra parte el empleo de hormonas como la somatotropina (PST) incrementa un 10% el porcentaje de tejido magro, disminuyendo las perdidas de N y P en las heces y la producción CH4.

En las aves.

 El 75% del N ingerido por las aves es excretado al medio, de manera que para disminuir el nivel contaminante de las deyecciones es necesario:

  • Elegir correctamente las materias primas a emplear, considerando su digestibilidad.
  • Aplicar ciertos tratamientos tecnológicos sobre los alimentos.
  • Eliminar los factores antinutricionales de algunas materias primas (factores antitrípcicos, taninos, etc.).
  • Utilizar ciertos factores de crecimiento (probióticos, antibióticos).
  • Emplear líneas genéticas de alto potencial de crecimiento

Excreción de fósforo

Las deyecciones no son el principal factor de eutrofización pero es conveniente conocer los métodos para disminuir la carga contaminante de P.

En el caso de los rumiantes, las fitasas de las bacterias limitan la excreción de P, degradando los compuestos fíticos particularmente importantes en las envolturas de los granos. En los equinos, el P se absorbe en el colon distal, mientras que el problema principal se presenta en los cerdos y en las aves pues no poseen estas enzimas.

El principal factor responsable en la excreción de P es su digestibilidad en las materias primas utilizadas. Para los subproductos animales (harinas de carne y pescado) la digestibilidad es elevada (80-85%), mientras que en vegetales es baja y muy variable (20-40%). Esto se debe a que el 50-75% del P presente en los vegetales está como ácido fítico o fitatos muy poco solubles. Por el contrario, en los productos minerales la digestibilidad del P es superior al 70%.

De esta manera, para disminuir la contaminación es necesario:

  • Respetar las recomendaciones sugeridas en las diferentes tablas de requerimientos.
  • Emplear fuentes de P asimilable en las raciones.
  • Utilizar fitasas en la alimentación de cerdos y aves.

Las fitasas hidrolizan los fitatos en inositol + P, existiendo tres tipos de ellas:

  • Las producidas en el tubo digestivo por el propio animal, que tienen actividad nula.
  • Las presentes en los vegetales, cuyo pH optimo de acción es 5 y su temperatura 45 – 55 ºC, por lo que se destruyen en la peletización.
  • Las industriales o de origen microbiológico, con su pH optimo de 3 (el mas activo) a 5,5 y una temperatura de 55ºC. Como en el animal la temperatura es inferior, su actividad será menor.

Los resultados sugieren un 50-60% de aumento del P disponible y una disminución del 35% en la excreción de P presente en las heces, con la adición de fitasas microbianas (Jongbloed, 1989). Las dosis utilizadas oscilan entre 500-1000 UI de fitasas/Kg. de alimento.

Para el caso de la piscicultura, la forma que es excreta el P (soluble o particulada) por los peces, tiene un efecto importante en el enriquecimiento del medio acuático y en el crecimiento de las algas. El P soluble (orgánico y PO3-4) afecta directamente la calidad del agua, mientras que la forma particulada se acumula con el resto del sedimento, pudiendo luego liberado al medio en forma soluble durante los procesos anaeróbicos que tienen lugar (Flos, 1996).

Asi mismo, otra de las principales fuentes de contaminación en las piscifactorías es el desperdicio de alimento no consumido, por lo que seria necesario ajustar las cantidades ofrecidas.


Daniel H. Ponce es colaborador destacado y representante de Mundo Agropecuario en Uruguay

 

Este trabajo fue enviado por el autor o autores para Mundo Agropecuario, en caso que se desee reproducir le agradecemos se destaque el nombre del autor o autores y el de Mundo Agropecuario, redireccionando hacia el artículo original.

 

 

 

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Autor entrada: REDACCION

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