El cambio climático causado por la actividad humana es uno de los grandes problemas en nuestra sociedad actual.
Aunque se ha demostrado que la agricultura o ganadería no emiten más dióxido de carbono (CO2) que el transporte o cualquier otra industria (energía, textil, refinerías, etc.) que depende de los combustibles fósiles (Mitloehner, 2019; Yáñez, 2020), cuantificar las emisiones por parte de la ganadería es una tarea que debemos realizar.
Dentro de la ganadería, el ganado rumiante es el que más emisiones de metano (CH4 ) produce. La mayor parte de los estudios de emisiones de gases en la ganadería los encontramos en el ganado vacuno, pero existe menos información sobre pequeños rumiantes.
El presente trabajo determina, en un marco teórico, la huella de carbono (expresada en CO2 equivalentes) generada por una granja de caprino lechero en un sistema de manejo intensivo.
Son multitud de factores, dentro de una explotación ganadera, los que nos pueden hacer variar las emisiones de gases efecto invernadero; ya sean emisiones directas en forma de CH4 entérico por los animales o bien las derivadas del manejo de la explotación (electricidad, combustible, cama, alimentación, etc.) que generalmente se expresan en CO2 equivalentes.
En este escenario concreto, se ha considerado un modelo de explotación tipo y el único factor de variación que hemos tenido en cuenta ha sido la alimentación.
La alimentación es una de las vías de reducción de las emisiones de CH 4 en rumiantes; la ingestión de materia seca, la digestibilidad, el empleo de forrajes y concentrados, así como el empleo de aceites y aditivos son determinantes en la reducción de estas emisiones (Knapp et al, 2014).
Por lo tanto, se ha determinado la huella de carbono generada al cambiar la ración manteniendo el resto de variables constantes. Es decir, en un modelo de explotación que describiremos más adelante, vamos a alimentar a los animales con una ración mixta basada en alfalfa y un pienso comercial y, las determinaciones de CH 4 las calcularemos teóricamente siguiendo el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC) del 2006, pero utilizando la actualización del 2019 (en adelante lo llamaremos IPCC 2019).
También utilizaremos los valores reales de un ensayo realizado por Romero et al. (2020) incluido en el proyecto LOWCARBON FEED (LIFE16/CCM/ ES/000088), en el que, con un mismo forraje, se cambiaba el concentrado pasando de una alimentación con materias primas tradicionales, a otra basada en subproductos agrícolas (paja de arroz y hojas de limonero), es decir, cambiando el pienso compuesto y utilizando siempre alfalfa como forraje.
En este trabajo se cuantificó directamente in vivo las emisiones de CH4 y que denominaremos valores reales a lo largo del documento.
A continuación, describimos cómo se ha creado un modelo teórico de granja de caprino lechero con datos obtenidos en diferentes fuentes bibliográficas.
Aunque hay una tendencia hacia los sistemas de explotación semi-extensivos (Mena, 2007), actualmente el sistema intensivo sigue siendo predominante en las explotaciones caprinas, por lo que el modelo que vamos a estudiar está basado en una explotación intensiva.
El rebaño teórico utilizado en la explotación cuenta con cabras de raza Murciano-Granadina. Según Daza (2004) y Magdalena et al. (2009), el tamaño medio de un rebaño de cabras lecheras en sistemas intensivos estabulados es de 200 cabras y las producciones medias de leche de alrededor de 600 kg por lactación estandarizada a 210 días.
A partir del número de cabras indicado, se ha elaborado la composición del rebaño utilizando los indicadores productivos de la raza Murciano-Granadina (Tabla 1).
También se han tenido en cuenta diferentes periodos en el ciclo productivo de las cabras presentes en la explotación con el objetivo de diferenciar diferentes tipos de alimentación.
- PERIODO PRODUCTIVO
En la categoría de animales en periodo productivo, se han incluido las hembras que han quedado gestantes tras la inseminación y las hembras durante la fase de lactación.
La fase de gestación tiene una duración de 5 meses y la fase de lactación llega hasta los 7-8 meses. Durante estos periodos las necesidades nutritivas de las cabras son altas, por lo que la cantidad de concentrado y forraje consumida por los animales se ha considerado similar.
- PERIODO IMPRODUCTIVO
Al finalizar el periodo de lactación, en general, las hembras pasan por un periodo de transición de 1 mes con el fin de recuperar la fisiología de la glándula mamaria tras el desgate en el periodo productivo.
Como animales en periodo improductivo se han incluido las hembras que, tras la inseminación, no han quedado gestantes y los machos presentes en la explotación.
Es un periodo importante de recuperación fisiológica para afrontar el siguiente ciclo, pero desde el punto de vista práctico, se deben cubrir las necesidades de mantenimiento, y consideramos que una alimentación basada en forraje de calidad es suficiente para cubrirlas.
- PERIODO DE CRECIMIENTO
Tras el parto, los cabritos se alimentan del calostro los primeros días y posteriormente con lacto-reemplazante hasta alcanzar los 31 días de edad, momento en el que se produce el destete de los cabritos, que son vendidos a cebaderos o conservados como hembras o machos de reemplazo de los adultos que han alcanzado el fin de su vida productiva o han sido baja durante el periodo productivo.
Los cabritos que se conservan para reposición son alimentados con una ración que cubre las necesidades de crecimiento hasta los 6-7 meses de edad, para ello son alimentados con forraje y concentrado.
Un resumen del tipo de rebaño y su alimentación se muestra en la Tabla 2.
INPUTS
La huella de carbono se genera debido al funcionamiento de la explotación ganadera. Se han tenido en cuenta una serie de inputs que son necesarios para generar actividad en la granja.
En la Tabla 3 se enumeran los inputs que se han tenido en cuenta en el modelo de granja considerado, en la que se muestra la cantidad de alimento necesario, así como la compra de camas para el establo y corrales.
Además de estos consumibles, incorporamos los gastos de energía eléctrica y de combustible (las referencias también se incluyen en la Tabla 3).
La cantidad de material de cama necesario para las cabras y los consumos de energía y combustible al año se han calculado a partir de datos medios referenciados en la bibliografía, y así se obtiene una estimación de las características mencionadas anteriormente.
OUTPUTS
Por otra parte, el funcionamiento de la granja genera unos outputs que serán clave para poder calcular y evaluar la huella de carbono en una explotación de ganado caprino lechero intensiva.
Se han tenido en cuenta los valores teóricos medios de cantidad y composición de la leche producida por las cabras Murciano-Granadina obtenidos en la revisión de Daza (2004), que llamaremos TEÓRICO.
Por otra parte, también se incluyen los valores reales obtenidos por Romero et al. (2020) fruto de la experimentación, en la que se han utilizado dos dietas.
- Una dieta que hemos denominado control (CONTROL) y que es equivalente a un pienso compuesto comercial utilizado durante la lactación del ganado caprino.
- Una dieta experimental que contiene paja de arroz, hoja de limonero y aceite de soja (denominada dieta Low Carbon Feed [LC FEED]). Las modificaciones en la alimentación han supuesto un cambio en la producción y composición química de la leche producida por las cabras.
Por otra parte, se ha calculado la producción media de estiércol de las cabras. Para ello se han utilizado valores de referencia de producción estiércol de granjas presentadas en la publicación de Barros et al. (2018) y el contenido en nitrógeno (N) del estiércol de ganado caprino lechero determinado por el Departamento de Desarrollo Rural y Sostenibilidad del Gobierno de Aragón (2018).
Aunque para los diferentes escenarios la producción lechera media por cabra y día ha sido idéntica en el rebaño teórico y en el experimental, la composición química teórica de la leche fue diferente respecto a las obtenidas por Romero et al. (2020).
Por ello, se ha corregido la leche según su porcentaje de grasa y proteína con el objetivo de obtener un valor de producción de leche estandarizada para la comparación de los diferentes escenarios planteados.
EMISIONES
El calentamiento global está producido por la emisión y acumulación en la atmósfera de 3 gases principalmente:
- CO2
- CH4
- Óxido nitroso (N2O)
Para obtener la huella de carbono se han contabilizado en primer lugar las emisiones de CH4 y de N2O, debido tanto a la actividad fermentativa microbiana que ocurre en el rumen de las cabras, como a la producción de estiércol de éstas, respectivamente. Todos los factores de emisión para la conversión de los gases a CO 2 equivalente se detallan en la Tabla 5.
Las emisiones de CH4 proceden de la fermentación entérica y están directamente relacionadas con la alimentación.
Se ha realizado el cálculo de las emisiones teóricas mediante los dos métodos (Tier1 y Tier2) propuestos por el IPCC (2019), y las obtenidas in vivo por Romero et al. (2020) mediante la utilización de un equipo de calorimetría indirecta (para las raciones CONTROL y LC FEED).
En el caso de las emisiones teóricas, el IPCC establece dos métodos para el cálculo de las emisiones de CH 4 de origen entérico.
Para el Tier1 se utiliza un factor de emisión calculado para pequeños rumiantes constante. Para el Tier2, el factor de emisión (FE) se obtiene a partir de la ingestión de materia seca por los animales, el valor energético de la ración y el factor de conversión de CH4 denominado Ym.
Por otra parte, el estiércol también es una fuente de gases de efecto invernadero. Al estar formado por el material de cama, heces y orina, contiene una gran cantidad de N, el cual es transformado a N2O.
Las emisiones de CH4 y N2O provenientes del estiércol se han calculado mediante las indicaciones y los factores de emisión del IPCC (2019).
La tabla mostrada a continuación se divide en dos partes, la primera en la que se indican las emisiones de los distintos gases de efecto invernadero, y una segunda parte en la que las emisiones son convertidas a CO2 equivalente.
Por lo tanto, a partir de cada fuente de emisiones, se han calculado las emisiones de CO2 equivalente, con el objetivo de poder realizar una comparación global.
Para convertirlas a CO2 equivalentes se han utilizado los factores de conversión para CH4 y N2O proporcionados por el IPCC (2015), también aplicados lógicamente a los inputs.
La huella de carbono debida a la compra del alimento y la cama de los establos se ha estimado con los factores de conversión indicados por el Department for Environment, Food & Rural Affairs (DEFRA, 2019). Para ello, se ha tenido en cuenta que la compra del alimento y la paja para cama se realiza cada tres meses, a fábricas situadas a una distancia de 20 km aproximadamente.
Por último, la conversión a CO2 de las emisiones debidas a la electricidad y el combustible, fueron calculadas mediante los coeficientes de conversión indicados por Barber y Stenning (2019).
RESULTADOS
Con el objetivo de comparar las emisiones de los principales gases de efecto invernadero (CH4 , CO2 y N2O) en los diferentes escenarios, estos gases se han convertido en una unidad común, que son los CO2 equivalente.
A partir de un modelo de granja teórico descrito, se han creado 4 escenarios relacionados con las emisiones y los cambios en la alimentación.
Los dos primeros escenarios (Tier1 y Tier2) calculan las emisiones de CH4 a partir de los cálculos teóricos descritos anteriormente. Los otros 2 escenarios (CONTROL y LC FEED) utilizan datos reales de emisión de CH4.
En la Tabla 6 se muestra las emisiones en el modelo de granja descrito con unos inputs y unos outputs. Como se observa, solo hay cambios en el CH4 entérico entre los diferentes escenarios debido a que solo hemos efectuado cambios en la alimentación y por lo que hemos considerado fijos el transporte, electricidad, combustible y estiércol.
Se observa en la Tabla 6 que las emisiones teóricas calculadas con el IPCC Tier2 son muy parecidas a las reales obtenidas con el pienso CONTROL, que como habíamos indicado es un pienso comercial.
La diferencia de 5 t CO2 equivalentes/año podemos considerarla aceptable y nos pone de manifiesto que el Refinamiento hecho por el IPCC en el 2019 se ajusta más a la realidad que la propuesta del IPCC 2006.
Sin embargo, el Tier1 parece haber subestimado las emisiones cuando las comparamos con Tier2 y la dieta experimental CONTROL; aquí se observa una reducción de Tier1 en 14 t CO2 equivalentes/año respecto al Tier2.
Tier1 utilizaba para caprino un valor constante de 9 kg de CH4 /cabra y año, y en esa recopilación se incluía ganado caprino que no está en lactación y ganado caprino de formato pequeño. Así, por ejemplo, considera una ingestión de materia seca media de 0,9 kg/cabra y día, que es muy baja para el ganado caprino productor de leche.
Por tanto, el Tier2 se ajusta mejor a la realidad, pues tiene en cuenta la ingestión de materia seca, el contenido energético de la ración y el Ym.
Por otro lado, también observamos el efecto de la alimentación en la ración LC FEED. El diseño de dietas, mediante la combinación de ingredientes para reducir las emisiones, ha permitido en este trabajo observar unas reducciones de 17 t CO2 equivalente/año o 12 t CO2 equivalente/año para la dieta LC FEED comparadas con Tier2 y CONTROL, respectivamente.
La Figura 1 muestra el total de las emisiones por la ganadería en t de CO2 equivalente/ año. Dado que en nuestro planteamiento solo hemos considerado variaciones en la dieta, la tendencia es la misma que la que acabamos de describir.
Es decir, unas emisiones totales anuales similares entre el IPCC Tier2 y el CONTROL y una reducción cuando se maneja la alimentación diseñando dietas que sean capaces de reducir las emisiones de CH4.
La Figura 2 calcula las emisiones en t de CO2 equivalente por cabra y año. Lógicamente la tendencia es la misma que la comentada anteriormente.
Valores de 3,8 t CO2 equivalente/cabra y año para Tier2 y CONTROL y valores de 3,73 t CO2 equivalente/cabra y año para Tier1 y LC FEED. Recordando que en este escenario para ganado caprino en lactación en condiciones intensivas, Tier1 subestima las emisiones.
La Figura 3 muestra las emisiones en kg de CO2 equivalente anuales con respecto a los kg de leche producidos. La producción de leche teórica considerada ha resultado ser idéntica a la obtenida de forma experimental.
Dentro del experimento, la producción de leche en las cabras alimentadas con la dieta CONTROL fue igual a la alimentada con la dieta LC FEED, por tanto, la tendencia ha sido la misma a la observada con anterioridad.
Aunque la producción de leche fue igual entre los diferentes escenarios, la composición química fue diferente entre los valores teóricos considerados y también entre los reales CONTROL y LC FEED.
La Figura 4 compara las emisiones en CO2 equivalente para los distintos escenarios, pero corrigiendo la leche en grasa y proteína.
Así, en el escenario teórico Tier2, las emisiones fueron de 6,77 kg CO2 equivalente/kg de leche corregida, similar al escenario con la dieta CONTROL; 6,74 kg CO2 equivalente/kg de leche corregida.
Sin embargo, con una dieta diseñada para reducir las emisiones, como LC FEED, las emisiones disminuyeron a 6,1 kg CO2 equivalente/kg de leche corregida.
Por otro lado, Tier1 llegó a 7 kg CO2 equivalente/kg de leche corregida, lo que nos indica que un factor constante de emisiones de CH4 no se corresponde con el sistema productivo de caprino de alta producción lechera, como el considerado en este estudio.
Es decir, el valor constante de Tier1 no tiene en cuenta los cambios que se producen en un sistema ganadero, ni diferencia entre animales de alto, bajo o nulo potencial lechero (es decir, misma producción de CH4 independientemente de la cantidad de leche producida, alimentación, raza, etc.).
Todo sistema ganadero está sometido a cambios que pueden ser en la alimentación, en el manejo, en la producción de leche, en la climatología, etc… Por tanto, el valor de Tier1 habría que mirarlo con precaución, pues nos está indicando que esos animales tienen un bajo rendimiento lechero, o bien son animales rústicos o no están bien adaptados al medio, y les costaría un mayor esfuerzo y tiempo llegar a la misma producción de leche que otro animal especializado; por tanto el nivel de contaminación por kg de leche será superior.
CONCLUSIONES
En conclusión, a la hora de reducir la huella de carbono en las explotaciones ganaderas, las fuentes principales de emisiones de gases de efecto invernadero son la gestión del estiércol y la fermentación entérica.
Estas dos fuentes de emisiones están estrechamente relacionadas con la alimentación, con lo que realizando cambios en el manejo de la alimentación se pueden conseguir reducciones en la huella de carbono utilizando raciones como las presentadas en el proyecto LOWCARBON FEED (LIFE16/CCM/ ES/000088).
Así, en los escenarios que hemos planteado, con el diseño de una dieta LC FEED hemos reducido las emisiones en 0,6 kg CO 2 equivalente/ kg de leche corregida.
El ganado rumiante necesita consumir forrajes o pastos, pero mejorando el diseño de las dietas y mejorando la digestibilidad conseguiremos reducir las emisiones, principalmente porque mejoramos la eficiencia de producción: más energía se canalizaría hacia las producciones y menos se pierde al medio en forma de CH4 y CO2 .
Por otra parte, desde una perspectiva teórica, el Refinamiento realizado en el 2019 para el IPCC 2006 ha supuesto mejoras, como hemos observado con el Tier2.
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