Las concentraciones de metano han aumentado rápidamente y se han duplicado en la atmósfera en comparación con los niveles preindustriales.
por Revistas de fronteras
Dentro del sector agrícola, la producción animal contribuye con el 14,5% de las emisiones antropogénicas globales de gases de efecto invernadero (GEI) y produce alrededor del 37% de las emisiones globales de CH 4 . La fermentación microbiana en el rumen produce el 6% de las emisiones antropogénicas globales de GEI, lo que representa alrededor del 40% de las emisiones totales del ganado.
La vida atmosférica del CH 4 es de 8 a 11 años, mucho menos que la del dióxido de carbono. Sin embargo, el CH 4 es más de 25 veces más potente que el dióxido de carbono para atrapar el calor atmosférico. Por lo tanto, la disminución de las emisiones de CH 4 de los rumiantes será más significativa para controlar los GEI en el sistema de producción ganadera.
Se han investigado estrategias nutricionales, como la inhibición de los niveles de sustrato, la regulación de las composiciones microbianas ruminales y la manipulación de las rutas metabólicas de los nutrientes, para disminuir la metanogénesis. Sin embargo, diferentes estrategias en condiciones in vivo e in vitro pueden ser inconsistentes en cuanto a prescripciones o potenciales. Mientras tanto, es necesario desarrollar una estrategia adecuada sin afectar el desempeño de la producción animal y la seguridad alimentaria.
El profesor asociado Mengmeng Li y el profesor Guangyong Zhao de la Universidad Agrícola de China describieron sistemáticamente los mecanismos de producción de CH 4 y revisaron estrategias nutricionales para mitigar las emisiones de CH 4 . Para cada estrategia de mitigación, su trabajo analiza la efectividad para disminuir las emisiones de CH 4 , la prescripción de aplicaciones y la seguridad de los alimentos según los resultados de estudios in vitro e in vivo.
Además, el estudio resume diferentes estrategias nutricionales para mitigar las emisiones de CH 4 y propone enfoques integrales para futuras intervenciones y aplicaciones de alimentación en la industria ganadera. El trabajo está publicado en la revista Frontiers of Agriculture Science and Engineering .
La investigación sugiere que la composición y proporción de metanógenos tienen un impacto significativo en la producción de CH 4 . Como se muestra en el trabajo, las vías de producción de CH 4 son: (1) vía hidrogenotrófica ; (2) vía acetoclástica; (3) vía de dismutación de metilo; y (4) vía reductora de metilo. Las vías de producción de CH 4 normalmente utilizan la descomposición de compuestos orgánicos con bajo contenido de carbono. Aunque las vías de producción de CH 4 en los metanógenos son complejas, casi todas las reacciones de producción de CH 4 requieren minerales (cobalto, hierro y níquel) como cofactores.
El hidrógeno es necesario en la mayoría de las vías de metanogénesis. La mayor parte del hidrógeno utilizado por los metanógenos es hidrógeno disuelto y el hidrógeno gaseoso sólo representa el 2,7% del hidrógeno utilizado en las vías de metanogénesis.
Para determinar el potencial de las estrategias nutricionales para mitigar la producción de CH 4 , se han investigado ampliamente en rumiantes el cambio en el manejo y la composición de la alimentación, la modificación de la comunidad microbiana en el rumen y la adición de aditivos químicos a las dietas. Se ha demostrado que cambiar la composición de los nutrientes de la dieta, especialmente el contenido de carbohidratos sin fibra (NFC) y fibra detergente neutra (NDF), es una estrategia eficaz para disminuir la abundancia de metanógenos y las emisiones de CH 4 mediante la manipulación de la producción de H 2 y la ingesta de materia seca ( DMI), salidas de nutrientes del rumen y digestibilidad de los nutrientes.
Los inhibidores de metanógeno se usan típicamente como sustratos o análogos de factores enzimáticos para inhibir la reacción enzimática en las vías de metanogénesis, como compuestos polihalógenos que pueden inhibir las emisiones de CH 4 al inhibir la generación de metil-coenzima M. Tomando el bromoclorometano como ejemplo, el bromoclorometano puede mantiene su actividad en el rumen durante mucho tiempo después de ser envuelto por α-ciclodextrina.
El uso de metabolitos secundarios de plantas como aditivos alimentarios para mitigar las emisiones de CH 4 está aumentando continuamente. Los taninos y el ácido gálico podrían inhibir selectivamente las bacterias relacionadas con el CH 4 . Dado que el ácido gálico puede unirse a las proteínas de la superficie en los metanógenos y formar compuestos fenol-hidroxilo, los taninos hidrolizados exhiben un efecto más potente en la disminución de las emisiones de CH 4 que los taninos condensados.
Este trabajo concluye que utilizar estrategias nutricionales para regular las emisiones de CH 4 es cada vez más posible. Estas estrategias se desarrollan con base en mecanismos que disminuyen la producción de H 2 , promoviendo la fermentación del ácido propiónico, disminuyendo la abundancia de protozoos e inhibiendo la actividad metanógena. Optimizar el suministro de nutrientes a los animales según sus necesidades puede contribuir a disminuir las emisiones de CH 4 y permitir una producción animal más eficiente.
Es importante mencionar que la producción de CH 4 no se puede disminuir en un grado suficiente mediante ajustes en la dieta, ya que existen conflictos con la eficiencia de la producción animal, la salud ambiental del rumen y los beneficios económicos. Por lo tanto, las prácticas de mitigación deben evaluarse en un sistema integrado de producción animal y no como componentes aislados. Además, algunas estrategias podrían tener impactos en la adaptación microbiana, los residuos químicos en los tejidos y la propagación de genes y microbios resistentes a los antibióticos.
Estas lagunas en la investigación necesitan una mayor exploración. Aunque el efecto de los materiales químicos es muy eficiente, el principal problema radica en la diferencia entre los estudios in vitro y el proceso real in vivo. El complejo proceso de digestión in vivo generalmente no coincide con los resultados obtenidos mediante la fermentación in vitro.
Algunas sustancias químicas tienen un gran potencial para disminuir las emisiones de CH 4 , lo que requiere más investigación en estudios con animales antes de que puedan usarse como herramientas confiables. En consecuencia, se recomienda la suplementación dietética con 3-NOP, probióticos, ácidos orgánicos o metabolitos secundarios vegetales , como taninos y polifenoles de algas, para disminuir las emisiones de CH 4 . Además, el uso combinado de probióticos y suplementos adecuados puede optimizar las propiedades de los probióticos.
En general, se necesitan estrategias nutricionales combinadas e innovaciones tecnológicas continuas para dar cabida a la amplia variación de los sistemas de producción ganadera.
Más información: Jian Sun et al, Uso de estrategias nutricionales para mitigar las emisiones de metano ruminal de rumiantes, fronteras de la ciencia e ingeniería agrícolas (2023). DOI: 10.15302/J-FASE-2023504
