Se puede decir que las principales emisiones de gases de efecto invernadero que causa la ganadería son de óxido nitroso y metano. El primero, es liberado luego de la descomposición que realizan los microorganismos del suelo al estiércol, orina y excesos de fertilizantes (cuyo principal componente es el nitrógeno); el segundo, se acumula como parte del proceso digestivo de los rumiantes (vacas, búfalos, ovejas…) y se libera cuando expulsan gas a través de eructos o flatulencias. Sin embargo, abordar esta cuestión plantea un desafío interesante:
¿Cómo se podrían mitigar las emisiones de un proceso tan natural como gases digestivos?
Entendiendo el efecto invernadero
¿Alguna vez ha estado dentro de un invernadero? Si es así, seguro noto cómo incluso un poco de sol aumentaba drásticamente la temperatura del entorno y cómo este calor quedaba atrapado dentro de la estructura en la que se encontraba. De manera similar a lo que ocurre en un invernadero, en la Tierra también existe un proceso natural que mantiene el planeta a una temperatura adecuada para que aflore la vida y se conoce por el mismo nombre: el efecto invernadero. Los gases de efecto invernadero (GEI), como el óxido nitroso (N₂O), el dióxido de carbono (CO₂) o el metano (CH₄), son esa ‘armadura’ alrededor de la Tierra que atrapa gran parte de la radiación proveniente del sol y que al mismo tiempo mantiene un equilibrio de calor apto para vivir.
Pese a que la liberación de estos gases es un proceso natural y necesario para propiciar la vida en la tierra, la acumulación excesiva de los mismos en la atmósfera provoca que esta capa se vuelva tan gruesa que ya no permite la salida del exceso de calor acumulado en la Tierra. Como resultado, se produce el calentamiento global, que incide en las olas de calor y sequías extremas que afectan todos los aspectos de la vida tal como la conocemos. El aumento tan rápido de estas emisiones ciertamente no ha sido de forma natural, la intensificación de estos gases se atribuye principalmente a actividades humanas (antropogénicas).
En las noticias, mucho se habla del alarmante aumento de las emisiones de CO₂ en la atmósfera y sus consecuencias en la aceleración de la crisis climática. Y con justa razón, el CO₂ es uno de los GEI más conocidos. Sin embargo, mientras el mundo se concentra en combatir las emisiones de CO₂, el óxido nitroso (N₂O) surge como un verdadero desafío en la lucha contra el cambio climático, ya que este gas es 300 veces más eficaz para atrapar el calor en comparación al dióxido de carbono y puede permanecer en el aire más de un siglo.
En 2021, las concentraciones de óxido nitroso en el aire fueron de 334.5 partes por billón (ppb), lo que quiere decir que han aumentado un 124% desde la época de la revolución industrial de acuerdo con un informe publicado por la Organización Meteorológica Mundial.
Foto ©Unsplash/C. Shaw
Alimentar sin contaminar
De acuerdo con la Organización para las Naciones Unidas (ONU), la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas) para transporte, fábricas, generación de energía y minería; son los que más contribuyen al cambio climático mundial puesto que representan más del 75% de las emisiones mundiales de GEI. Así mismo, el sector de Agricultura, Silvicultura y Otros usos de la tierra (AFOLU, por sus siglas en inglés) también hace parte de los que más contribuyen al cambio climático con un estimado del 13–21% del total mundial de emisiones antropogénicas de GEI en el período de 2010–2019 ya que toma en cuenta las emisiones causadas por deforestación, ganadería, fertilizantes y degradación de suelos.
Sin embargo, con una población mundial en crecimiento, el desafío de la seguridad alimentaria solo se volverá más difícil, ya que el mundo necesitará producir alrededor de un 70% más de alimentos para alimentar aproximadamente 9.800 millones de personas en el 2050.
Aún teniendo en cuenta este desafío, la ganadería y su contribución al cambio climático sigue siendo polémica desde que en el 2006 la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) publicó un estudio titulado La larga sombra del ganado: problemas ambientales y opciones, que rápidamente llamo la atención al afirmar que solo la ganadería producía un 18% de los GEI de todo el planeta y que este porcentaje era más alto del que producían los medios de transporte.
Esta afirmación luego fue revisada por Henning Steinfeld, el autor principal del informe y quien explicó que no podía hacerse la comparación de emisiones entre los dos sectores ya que usaron diferentes métodos para las mediciones. Usando un enfoque de ciclo de vida global, la FAO estimó todas las emisiones directas e indirectas del ganado (bovinos, búfalos, cabras, ovejas, cerdos y aves) en 7.1 gigatoneladas de CO₂ equivalente (Gt CO₂eq) por año, donde no solo incluían las emisiones de la digestión del rumen y el estiércol, también las de la producción de piensos y forrajes, las de procesamiento y las de transporte; mientras que para el sector de transporte solo midió la emisiones directas (carretera, aire, ferrocarril y marítima).
Por su parte, el Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) estima que las emisiones directas del ganado representan 2.3 Gt CO₂eq, contando solo el metano y óxido nitroso de la digestión del rumen y del manejo del estiércol; informando las emisiones de la producción de piensos y forrajes en el sector de cultivos y silvicultura; y las emisiones del procesamiento y transporte de carne, leche y huevos, las informa en el sector de industria y transporte. En comparación, al medir las emisiones directas del transporte estimaron que representan 6.9 Gt CO₂eq por año.
Esto da cuenta que no es válido comparar las 6.9 Gt que emite directamente el sector del transporte calculadas por el IPCC contra las supuestas 7.1 Gt emitidas directa e indirectamente por la ganadería que calculó la FAO utilizando el enfoque del ciclo de vida. Aunque luego se hizo la rectificación del informe, ya era muy tarde: la ganadería se ganó una reputación como la mayor fuente de GEI del mundo (después de la quema de combustibles) y que hasta el día de hoy injustamente conserva.
Aunque es innegable que la ganadería contribuye a aumentar los GEI, dentro de esta actividad existen una gran cantidad de procesos inherentes a los animales y ecosistemas que emiten (y absorben) metano, óxido nitroso y dióxido de carbono de diversas formas para su supervivencia. Particularmente, las principales emisiones provenientes de la ganadería son de óxido nitroso y metano. El primero, es liberado por la descomposición que realizan los microorganismos del suelo al estiércol, orina y excesos de fertilizantes (cuyo principal componente es el nitrógeno); el segundo, se acumula como parte del proceso digestivo de los rumiantes (vacas, búfalos, ovejas…) y se libera cuando expulsan gas a través de eructos o flatulencias. Sin embargo, abordar esta cuestión plantea un desafío interesante:
¿cómo se podría evitar que una vaca eructe o defeque?
La obvia realidad es que no es posible prohibir a una vaca eructar o excretar, ya que esta función es parte natural de su proceso digestivo. En su lugar, los esfuerzos se deben centrar en encontrar formas de equilibrar las necesidades de producción de alimentos con la mitigación de las emisiones de GEI en la ganadería.
Particularmente en América Latina y África, países donde la ganadería juega un rol importante, están respondiendo a estos desafíos mediante el desarrollo de una producción ganadera sostenible, que tiene como enfoque principal la implementación de tecnologías sostenibles y el mejoramiento de forrajes. Estos también producen una serie de co-beneficios ambientales y socioeconómicos, como la conservación de la biodiversidad y el agua, o la generación de empleo y el aumento de ingresos de los productores rurales.
Forrajes vs. gases de efecto invernadero
Los forrajes abarcan una variedad de plantas (gramíneas, leguminosas, entre otras) para ser suministradas como alimentos a los animales, sea verde, seco o procesado (en forma de heno, ensilaje, rastrojo), que son cultivados, recolectados o permitidos crecer en áreas específicas y las variedades que crecen en las zonas tropicales del mundo son las protagonistas de este reportaje. Desde hace más de 50 años, los forrajes tropicales han sido materia de investigación en cuanto a mejorar su adaptabilidad a factores abióticos (sequía, inundación, suelos ácidos) y resistencia a factores bióticos (plagas y enfermedades), esto sumado a que mantengan una alta calidad nutricional. Sin embargo, ahora se vislumbra una nueva posibilidad, ya que la composición de ciertos tipos de forrajes puede tener un impacto significativo en la reducción de emisiones de los tres GEI más contaminantes:
Dióxido de carbono (CO₂)
La expansión sin control de la ganadería lleva a cabo la tala de árboles en la búsqueda de nuevas tierras para pastoreo y producción de alimentos para el ganado. Estos árboles talados han capturado CO₂ de la atmósfera que han ido almacenando en forma de carbono en su biomasa y en los suelos; al talarlos, se libera ese carbono almacenado en forma de CO₂ a la atmósfera. Pero, así como los árboles, algunos forrajes (como Urochloa humidicola) se les ha encontrado un gran potencial para retener las reservas de carbono orgánico del suelo (COS). Esto se debe a que estas plantas tienen características especiales, siendo la más notoria sus raíces que crecen profundo en el suelo y producen sustancias químicas que son de interés para aumentar las reservas de COS en capas más profundas, en diferentes tipos de suelo.
Metano (CH₄)
La investigación se centra en identificar cuáles son las dietas que producen menos cantidad de metano durante la digestión bovina. Diversos estudios han encontrado que moléculas presentes en especies forrajeras, principalmente leguminosas como el orejero (Enterolobium cyclocarpum) y el matarratón (Gliricidia sepium), que han demostrado tener la capacidad de reducir la intensidad de las emisiones por kilogramo de carne producido.
Óxido nitroso (N₂O)
Se ha demostrado que algunas pasturas (particularmente del género Urochloa) tienen la capacidad de inhibir el proceso de nitrificación, el cual consiste en que los microorganismos presentes en el suelo convierten el nitrógeno existente en compuestos contaminantes como el N₂O o el nitrato (NO₃). Esto es posible gracias a que las raíces de los pastos liberan exudados que interrumpen esa actividad microbiana, reteniendo el nitrógeno (N) en el suelo y para su posterior aprovechamiento. Para entender la importancia de esta estrategia, hay que destacar al N como un elemento esencial para el crecimiento de las plantas y, por consiguiente, para el rendimiento de la producción agrícola; lo que hace conveniente que se quede retenido en los suelos. Por esto, las investigaciones actuales están orientadas en cómo potenciar esta capacidad de inhibición biológica de la nitrificación en futuros cultivares que aporte a la mitigación del óxido nitroso.
La ‘Revolución’ Verde
La analogía no todo lo que brilla es oro es particularmente relevante al analizar el período de transferencia tecnológica conocido como la ‘Revolución Verde’, para así afirmar que no todo lo que lleve verde en su nombre es amigable con el medio ambiente. Esta revolución abarcó desde la década de 1960 hasta los años 80, y se presentó como una solución aparentemente brillante para abordar la crisis alimentaria mundial de ese entonces en la que se veía como la población aumentaba, pero la producción de alimentos no estaba aumentando al mismo ritmo (¿suena familiar?). Su enfoque para el aumento de la producción agrícola fue cambiar las prácticas milenarias de rotación de cultivos, abonos animales, entre otras, que ya no eran suficiente para responder a la creciente demanda de alimentos, al uso de tecnologías modernas, monocultivos, fertilizantes químicos y pesticidas.
Entonces, ¿cuál es el problema?
“Que de pasar de tener una agricultura deficiente en nitrógeno pasamos a tener una agricultura muy intensiva en el uso del nitrógeno, al punto de que en los últimos 50 años se ha cuadruplicado el uso de fertilizantes, pero la producción agrícola ha aumentado apenas como un 50%.”
Daniel Villegas, investigador de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH), Suiza.
El problema no fue la introducción de los fertilizantes químicos, sino su uso excesivo (y aun así ineficiente), ya que inicialmente esta revolución sí se consideró un éxito al permitir alimentar a la población, pero con el tiempo se reveló que causó varios problemas ambientales relacionados al uso intensivo de químicos que impactaron en la contaminación del agua, aire y la salud humana, además de la pérdida de biodiversidad por la expansión de monocultivos.
La ineficiencia del uso intensivo de abonos nitrogenados proviene del hecho de que las plantas no asimilan la totalidad del nitrógeno aplicado, estimándose que alrededor del 60% se pierde. Podemos comparar esta situación con la visita a un bufet donde se tiene a disposición unos 20 kilos de alimentos, pero solo comemos hasta saciarnos; algo similar ocurre con las plantas, que están limitadas a crecer hasta un tope específico, por lo que no importa cuánta comida extra se les suministre, no podrán crecer ni absorber más nutrientes.
Por otra parte, en los suelos están unos microorganismos (nitrificantes) que también se alimentan del mismo nitrógeno del que se nutren las plantas y cuando este es depositado en el suelo en forma de fertilizante, estiércol u orina, estos microorganismos lo toman más rápido que las plantas y lo utilizan para crecer. A esto se le llama nitrificación y la idea es reducirla al máximo. Para esto, ya existían unos productos químicos, sin embargo, es importante destacar que la inhibición sintética nunca ha alcanzado el 100%, lo cual es comprensible ya que un grado de actividad microbiana es necesario y natural. Como una alternativa a esa inhibición sintética con químicos, bastante cuestionada y costosa, aparece la inhibición biológica de la nitrificación (IBN).
Desde el 2004, investigadores del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) en alianza con el Instituto de Ciencias Agrícolas de Japón (JIRCAS) han estado desarrollando investigaciones para explorar la capacidad de IBN de diferentes pasturas. Esto se ha hecho tanto a nivel interespecífico (evaluando diferentes especies de plantas y pastos) como a nivel intraespecífico (dentro de una misma especie de plantas).
“Y se ha encontrado una diversidad muy grande dentro de una misma especie, por ejemplo, Urochloa humidicola tiene unos 70 genotipos. Y dentro de esa misma especie puede haber mucha variabilidad en las capacidades de IBN.” Afirma Daniel Villegas.
El estudio del 2009, Evidencia de inhibición biológica de la nitrificación en pastos de Brachiaria, encontraron que varios genotipos de la pastura Urochloa humidicola (anteriormente llamada Brachiaria Humidicola) cuentan con la capacidad para inhibir biológicamente la nitrificación, gracias a un compuesto químico llamado ‘braquialactona’ exudado por esta especie y que aporta entre el 60 y el 90% de la actividad inhibidora.
Este informe resuelve casi tres décadas de misterio en torno a las bajas tasas de nitrificación que se encuentran en los pastos tropicales Urochloa y que les permite almacenar mayor cantidad de nitrógeno en el suelo.
Cosechando beneficios nutritivos
Como se mencionó en párrafos anteriores, el mantener el nitrógeno en el suelo durante más tiempo evita que los microorganismos transformen ese exceso en compuestos contaminantes. Sin embargo, una nueva hipótesis sugiere que la capacidad de IBN de las pasturas Urochloa que hace que este nitrógeno sea retenido en el suelo, también pueda ser aprovechado por cultivos en rotación con pasto Urochloa, ya que con el suelo más fértil se reduce el uso de fertilizantes y se aprovecha en cultivos de seguridad alimentaria como el maíz, mostrando además un incremento en el contenido de zinc en el grano.
El hambre oculta
En las últimas décadas, la desnutrición se suma a la ya larga lista de problemáticas mundiales de orden social y ambiental que se deben resolver si se quiere lograr una mejor calidad de vida para la humanidad. Los reportes de la FAO que refieren sobre los 868 millones de personas en 2022 en estado de desnutrición son motivo de preocupación en todo el mundo. De acuerdo con los niveles de inseguridad alimentaria, la FAO ha alertado sobre la existencia del hambre oculta, que se produce cuando los alimentos no cumplen con nuestras necesidades de nutrientes esenciales, lo que resulta en la falta de vitaminas y minerales necesarios para un crecimiento y desarrollo adecuados.
¿Por qué es importante el zinc?
Entre los micronutrientes afectados, el Zinc juega un papel crucial en la desnutrición. En Colombia, la Encuesta Nacional de la Situación Nutricional (ENSIN) desarrollada por el Instituto Colombiano de Bienestar Familiar en el 2015 reveló que el 36% de la población infantil, en particular en la primera infancia, sufre de deficiencia de Zinc. Esto se atribuye en gran medida a la falta de una dieta variada, lo que resulta en retrasos en el desarrollo físico y mental de los niños, debilitamiento del sistema inmunológico, infecciones recurrentes como la diarrea, alergias, mala cicatrización, pérdida del gusto y el olfato.
Esto indican los resultados preliminares que hacen parte de los avances de la investigación de IBN del proyecto CIAT-JIRCAS 2016-2023, esta vez, basados en la rotación de Urochloa y maíz biofortificado como cultivo subsecuente. Este experimento surge a partir de lo evidenciado en ensayos pasados de IBN en los Llanos Orientales colombianos.
“En el 2013, encontraron un suelo donde por 10 años siempre se había sembrado maíz y otro suelo donde por 10 años siempre se había sembrado Urochloa humidicola. El ensayo fue el siguiente: en esa área donde siempre estuvo maíz, se volvió y se sembró maíz, pero con cuatro dosis de fertilización diferentes (0, 60, 120 y 240 kilogramos de nitrógeno por hectárea). Donde siempre había estado Urochloa humidicola también se sembró maíz con las cuatro dosis de fertilización diferente (0, 60, 120 y 240).
¿Qué se vio reflejado en los resultados de rendimiento? Que el maíz sin fertilizante (0 nitrógeno) que se sembró donde antes había estado Urochloa humidicola aumentó su rendimiento a comparación del maíz sin fertilizante que se sembró donde antes había estado maíz (pasó de menos de1 a casi 4 toneladas). Y ahí los investigadores comenzaron a pensar ¿será posible que la IBN sea la responsable de que el rendimiento del maíz aumentara el doble sin haberle aplicado nada?”
Comenta Vanessa Prado, investigadora asistente del Programa de Forrajes Tropicales y encargada del manejo agronómico de la réplica de este ensayo en CIAT.
Establecimiento de las pasturas: en el 2016 se hace la siembra de los nueve genotipos de Urochloa humidicola, elegidos entre los 23,000 disponibles de la colección de forrajes del Banco de Germoplasma ‘Semillas del Futuro’ con capacidad contrastante de IBN (unos con alta y otros con baja capacidad). Estos se cultivaron durante tres años y luego en la mitad del área asignada para cada genotipo, se sembró maíz como cultivo subsecuente.
Establecimiento del maíz: en el 2019, luego de remover las pasturas, se siembra maíz biofortificado. Este cultivo se eligió al tener en cuenta que es de ciclo corto (tres a seis meses para cosechar) por lo que puede aprovechar lo antes posible el nitrógeno retenido; y que es un material biofortificado, que ya viene mejorado con una mayor cantidad de nutrientes, entre ellos el zinc.
Esta investigación se proyecta como parte de las soluciones efectivas para combatir la inseguridad alimentaria y mantener una producción sostenible, ambas prioridades en la agenda global durante décadas. Y este aprovechamiento del nitrógeno ya no se evidencia solo en el rendimiento de la cosecha del maíz (cantidad de kilos de mazorca por parcela) sino que, además, está enriqueciendo las mazorcas con nutrientes, como el zinc.
Los resultados preliminares (que se encuentran en proceso de publicación) indican diferentes cantidades de partes por millón (ppm) de zinc entre los tipos de maíz evaluados en el estudio:
La combinación de pasturas que mitigan gases de efecto invernadero con cultivos que aprovechen la retención de nitrógeno es una estrategia prometedora para abordar problemas interconectados en la agricultura, el medio ambiente, y la salud. Al mitigar las emisiones contaminates de la ganadería, fortalecer la seguridad alimentaria y reducir la deficiencia de nutrientes, es posible trabajar hacia un futuro más sostenible y saludable para las comunidades agropecuarias y la población mundial en general.
Aunque los resultados preliminares son alentadores, es importante recordar que la investigación aún está en curso y se necesitan más estudios para confirmar su eficacia a gran escala. Sin embargo, la esperanza que estos avances en el mejoramiento de pasturas ofrecen en la lucha contra el hambre mundial y la mitigación de gases de efecto invernadero no pueden subestimarse.