Los gases de efecto invernadero (GEI) son componentes naturales de la atmósfera que retienen parte del calor emitido por la Tierra, manteniendo el clima estable, lo que resulta indispensable para la vida sobre el planeta. No obstante, las actividades humanas han elevado significativamente sus concentraciones, intensificando este efecto y causando calentamiento global (Figura 1).
Los principales GEI incluyen dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄), óxido nitroso (N₂O) y los gases fluorados. Cada uno tiene distinto origen e impacto.
El CH₄ tiene como principales fuentes la ganadería, los cultivos de arroz, los pantanos y los residuos orgánicos.
El N₂O se asocia al uso de fertilizantes y a la gestión de estiércol.
Los gases fluorados se emiten desde procesos industriales y de refrigeración.
Entre estos gases, el CH₄ destaca por su alto potencial de calentamiento, pero su menor duración en la atmósfera. Es por ello que, en un período de 20 años, el CH4 tiene un impacto 80 veces mayor, mientras que en 100 años es 25-30 veces más potente que el CO2. Además, nos concierne por su directa relación con la fermentación entérica de los rumiantes.
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Los sistemas de producción rumiantes presentan una mayor intensidad de emisión de GEI por unidad de proteína generada en comparación con los sistemas de especies monogástricas. Los rumiantes se distinguen además por un perfil de emisiones singular, dominado abrumadoramente por el CH₄, a diferencia de la producción de cerdos o aves, donde predominan otras fuentes (Figura 2).
Esta particularidad ha posicionado a los rumiantes como un foco crítico para las estrategias de mitigación. Además, existe una gran heterogeneidad en las emisiones entre los distintos sistemas de producción rumiantes, lo que significa que aquellos con mayores intensidades de emisión representan una gran oportunidad para aplicar medidas de mitigación.
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Metanogénesis entérica: ¿Mala o buena?
Los rumiantes poseen una capacidad biológica única para convertir alimentos de bajo valor y no aptos para el consumo humano (como pastos o residuos de cosecha) proteína de alta calidad (carne, leche) mediante la fermentación microbiana, una capacidad digestiva ausente en los animales monogástricos.
A continuación explicaremos:
1. La descomposición de la lignocelulosa para obtener energía a partir de materiales fibrosos. 2. El suministro continuo de proteína microbiana de alta calidad mediante el pasaje de los mismos microorganismos hacia el tracto gastrointestinal inferior. |
Cuando el rumiante ingiere alimento, este ingresa al rumen y es fermentado por los microorganismos.
 Los carbohidratos se descomponen en ácidos grasos volátiles (AGV), principalmente acético, propiónico y butírico, que en su mayoría son absorbidos a través de la pared ruminal y sirven como la principal fuente de energía para el rumiante. Estos carbohidratos pueden ser:
La producción de AGV es el resultado constante de la fermentación de cualquier carbohidrato, aunque el tipo de sustrato determina las proporciones específicas de cada uno y las vías metabólicas utilizadas para generarlos. |
La degradación de proteínas genera amoníaco que, en gran parte. es reutilizado por las bacterias para formar proteína microbiana.
Así es como el rumen cumple con las dos funciones señaladas: actúa como un fermentador continuo, capaz de suministrar energía y generar proteína de alto valor biológico para el rumiante.
Hasta aquí, todo es positivo, el rumiante es capaz de generar productos de altísima calidad para el humano partiendo de materiales de baja calidad. Pero…
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Dado que ni el rumiante ni la población microbiana pueden metabolizar el CH₄, este se elimina mediante la eructación, con dos inconvenientes:
1. Representa una pérdida de energía potencialmente utilizable para el animal.
2. Se libera a la atmósfera con la contaminación que esto implica.
Relación entre la fibra de la dieta y la producción de CH4
Dietas altas en fibra (especialmente ricas en lignocelulosa) promueven una fermentación dominada por acetato, un proceso que genera H₂ como subproducto y este es empleado por las arqueas para producir CH₄.
En cambio, las dietas bajas en fibra y altas en concentrados favorecen la síntesis de propionato, reacción que incorpora H2 en lugar de generarlo, reduciendo la disponibilidad de H2 para la metanogénesis.
Las comunidades microbianas presentes en el rumen se adaptan dinámicamente a estos cambios en las dietas. Cuando el animal se alimenta con mucha fibra, comienzan a predominar bacterias fibrolíticas (como Fibrobacter succinogenes) y otros productores de acetato.
Por su parte, las poblaciones de metanógenos también se adaptan a los sustratos presentes, por lo que se reducen con la disminución de la fibra en la dieta. Como veremos más adelante, es por esto que aumentar la cantidad de almidón en la dieta es una posible forma de reducir la producción de metano, aunque este cambio, además de ser costoso y competir con la alimentación humana, puede provocar acidosis, alterando la fermentación ruminal.
Tecnologías de monitoreo de metano
Existen diversos métodos para monitorear y cuantificar las emisiones de CH₄ en rumiantes, cada uno con aplicaciones, ventajas y limitaciones distintas. La elección del método de medición más adecuado variará dependiendo de si los datos se utilizarán para tomar decisiones de manejo en la granja, evaluar alimentos, probar la eficacia de aditivos o para selección genética. La aplicación prevista dicta la metodología más adecuada.
| El CH4 entérico se libera principalmente por eructación desde el rumen. También se genera en el intestino posterior, desde donde puede emitirse mediante flatulencias. Una porción del gas es absorbida del tracto digestivo al torrente sanguíneo y finalmente exhalada por los pulmones. No obstante, la gran mayoría (97-98 %) del total producido es emitida por la boca y las fosas nasales (Muñoz et al., 2012).
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El método de medición más preciso es el llamado “cámara respiratoria” (Figura 4), donde los animales se colocan en recintos sellados para medir los gases que emiten. Aunque es el “Gold Standard” en investigación, este sistema tiene limitaciones:
Por ello, aunque ofrece datos muy exactos, no siempre representa fielmente lo que ocurre en la práctica real.
La técnica del trazador con SF₆ (Figura 5) consiste en colocar una cápsula en el rumen del animal que libera un gas de referencia. Un dispositivo que lleva el propio animal recoge aire de su hocico durante varios días para medir tanto el trazador como el CH₄. Comparando ambos, se puede calcular cuánto metano produce.
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El sistema GreenFeed (Figura 6), que mide el CH₄ que producen los animales mientras se alimentan, fue desarrollado por Zimmerman (1993).
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Una revisión realizada por Della Rosa et al. (2021), de casi 400 estudios (1995–2018) mostró que la mayoría usó cámaras respiratorias (55 %), seguidas por el método del trazador SF₆ (38 %) y, en menor medida, los sistemas GreenFeed (7 %). Sin embargo, se espera que en el futuro el uso de GreenFeed aumente, ya que cada vez más investigadores lo adoptan por sus ventajas para medir metano en condiciones de producción reales durante periodos largos.
También existen métodos portátiles para medir metano en granjas. Uno de ellos es el denominado sistema de “Sniffers”, que son dispositivos colocados en los comederos de los animales que registran las emisiones cuando las vacas comen o beben.
Los sniffers son prácticos y relativamente poco costosos, pero pueden fallar por movimientos de la cabeza de los animales o diferencias en la confección de los comederos.
Se han desarrollado métodos que utilizan detectores láser manuales, más económicos y capaces de medir en tiempo real. Aunque prometedores, todavía necesitan más investigación para reducir errores relacionados con la distancia o el ángulo de medición.
 La inteligencia artificial (IA) se está empleando como una nueva forma indirecta de estimar el CH₄ que producen las vacas. Mediante algoritmos y modelos de aprendizaje automático, el empleo de la IA permite detectar patrones complejos y mejorar la precisión de las estimaciones. |
Otro método indirecto consiste en analizar la leche de las vacas, usando espectroscopía y el estudio de ácidos grasos, junto con información del microbioma del rumen. Esto permite estimar emisiones de forma masiva y, además, podría ayudar a seleccionar genéticamente animales que produzcan menos metano.
En definitiva
El CH4 proveniente de los rumiantes representa, a la vez, un desafío ambiental y una oportunidad estratégica.
