Estratégia de mitigação de metano na pecuária...

Estratégia de mitigação de metano na pecuária leiteira

Luiz Gustavo Ribeiro Pereira

Belo Horizonte, 15 de Abril de 2012

VI Simpósio Mineiro I Simpósio Nacional de Nutrição de Gado de Leite

ESTRATÉGIA DE MITIGAÇÃO DE METANO NA PECUÁRIA LEITEIRA

• Pecuária x Emissão de Gases de Efeito Estufa

• Diagnóstico e Estratégias de mitigação

• Considerações finais

COMISSÃO INTERNACIONAL DE ESTRATIGRAFIA Nova Época Geológica: ANTROPOCENO OU IDADE DO HOMEN Biomassa Humana 100 x maior que a de outras espécies animais

31 de Outubro de 2011 – 7.000.000.000,00 pessoas

Taxas de Crescimento da População Mundial

Evolução da Produtividade

Em 1977 o Brasil produziu 47 mi t grãos em 37 mi de ha

Em 2010 o Brasil produziu 154 mi t grãos em 49 mi de ha 150 %

Evolução da Relação Agricultor/pessoas alimentadas

Em 1940 um agricultor produzia alimento para 19 pessoas

Em 2010 um agricultor produzia alimento para 155 pessoas 8 X

Pode o crescimento explosivo da agricultura intensiva Brasileira ser um modelo para alimentar uma população mundial crescente, sem destruir o ambiente?

Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite

Ano Produção (Kg/vaca/ano)

1980 676

1985 710

1990 759

1995 801

2000 1.105

2005 1.183

2008 1.261

87 %

Produção de Leite - Brasil

Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Dairy Cattle

Magnitude da mudanças Globais de 1890 a 1990

Variável Coeficiente de Aumento

População Humana 4

Produção de Gado 4

Área Irrigada 5

Uso da Água 9

Uso da Energia 14

Emissões de CO2 17

Taxas de Extinção 200

Adpatado de McNeil (2000)

http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?language=en&type=IM-PRESS&reference=20091130IPR65643

“Todo mundo pode combater a mudança climática deixando de comer carne um dia por semana, pediu Sir Paul McCartney ao

Parlamento Europeu”

No Saci, experimentamos o Dia Sem Carne no mês de agosto por acreditarmos ser uma prática viabilizadora de maior conscientização de que a ação de cada um de nós tem conseqüência para todos. De que SOMOS parte do ecossistema TERRA e essa é a essência da educação para a PAZ.

Impostos sobre o C

• Finlândia: US$89 /ton C; Suécia $ 150 ton C • Reino Unido, Nova Zelândia e EUA

http://www.livestockdialogue.org/

CONSTRUINDO UMA AGENDA DE AÇÃO GLOBAL PARA O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL DA PECUÁRIA

EXISTEM PARÂMETROS CONFIÁVEIS E METODOLOGIAS PADRONIZADAS?

http://www.idf-lca-guide.org/Files/media/Documents/445-2010-A-common-carbon-footprint-approach-for-dairy.pdf

Emissão CH4 (kg CH4/cabeça/ano)= EBi x Ym x 365 dias/ano/ 55,65 MJ/kg CH4 “Ebi” = ingestão de energia bruta (MJ/cabeça/dia) “Ym” = fração da energia bruta perdida como metano (0,06)

DIFICULDADES OPERACIONAIS NAS ESTIMATIVAS DE EMISSÕES ENTÉRICAS PEGADA DE CARBONO LIMITADA A UNIDADE PRODUTIVA

Dinâmica de GEEs em sistemas de produção da agropecuária brasileira Avanço Conceitual em diagnóstico e estratégias de mitigação de metano entérico em ruminantes no Brasil

AÇÕES DE PESQUISA

NAMAs1 Brasil- agropecuária 2010 - 2020

Tecnologia Área

(milhões ha)

Potencial de mitigação

(milhões t CO2eq)

Recuperação de pastos 15,0 83 – 104

Integração Lavoura-

pecuária-floresta 4,0 18 – 22

Plantio direto 8,0 16 – 20

Fixação biológica de

Nitrogênio 5,5 16 – 20

Florestas Plantadas 3,0

Fonte: Adaptado de MRE (2010) – nota no 31 – 29/01/2010 1Ações de mitigação nacionalmente apropriadas

AÇÕES GOVERNAMENTAIS

AÇÕES GOVERNAMENTAIS

• Criado em 2010 – incentivo adoção de técnicas agrícolas sustentáveis

• R$ 3,150 bilhões safra 2011/2012 (Plano Agrícola e Pecuário)

– Processos que neutralizem ou minimizem os efeitos dos GEE

• R$ 1 milhão (produtor ou cooperativa), taxa de juros 5,5 % ao ano, prazo de 5 a 15 anos.


Adequar às questões mundiais: aquecimento global

(Gases de Efeito Estufa)

Países Emissão Anual CH4 (Tg)

Brasil 9,6

India 8,6

China 4,7

USA 5,1

Argentina 2,5

Países em desenvolvimento 43,76

Países desenvolvidos 17,55

Emissões Entéricas de CH4 por bovinos

Thorpe (2009)

Principais gases de efeito estufa (GEE) de

origem antrópica (agropecuária)

Gases de efeito estufa CO2 CH4 N2O

Tempo de vida na atmosfera (anos) 5-200 12 114

Concentração Atual (ppbv) 388.000 1.788 314

Concentração Pré-Industrial 280.000 700 314

Taxa de crescimento anual (%) 0,5 0,5 0,25

Potencial de aquecimento global 1 25 296

8%

12%

15%

60%

5% Ozônio

CFCs

Metano

CO2

Óxidonitroso

Contribuição relativa de gases para o efeito

estufa de origem antrópica

Fonte: IPCC, 2006


4% 8%

15%

11%

10% 7% 7%

22%

16%

Outros

Carvão

Gás natural e óleo

Queima de biomassa

Aterros

Esgoto doméstico

Esterco animal

Fermentação entérica

Cultivo de arrozirrigado

Fontes globais de emissão de metano provenientes de atividades antrópicas

15% x 22% = 3,3% of total GHG


82%

14%

1%1% 1%1%

Gado de Corte Gado de Leite Bufalos Ovinos Caprinos outros

Participações das espécies de ruminantes na

emissão de metano entérico no Brasil

Gado de Corte

Gado de Leite

Evolução adaptativa dos Ruminantes

Hidrogênio

Dióxido de carbono: CO2

Ácidos Graxos Voláteis:

(acetato, propionato, butyrato)

AGV

Alimento (CHO´s)

Rúmen

Metanogênese

Rúmen

CH4

Energia

AGV

Alimentos

CO2

H2 CH4

20 kg MS

6 kg

700 Litros

500 litros (200-700 L)

Por dia:

Rúmen

Rúmen

Perda energia

Evolução adaptativa dos Ruminantes


Evolução adaptativa da espécie

IMPACTO AMBIENTAL

Sinto muito! Mas não posso atender às suas reivindicações!

Eficiência de conversão de energia e proteína

GILL et al., 2010

Output/Input Energia

Output/Input Energia

(consumível Humanos)

Output/Input Proteína

Output/Input Proteína

(consumível Humanos)

Leite 0,25 1,07 0,21 2,08

Bovinos 0,07 0,65 0,08 1,19

Suínos 0,21 0,30 0,19 0,29

Aves 0,19 0,28 0,31 0,62

The Economist – (Fev-2011): 30-50% do alimento produzido no mundo é perdido antes de ser consumido

Densidade de Nutrientes em Relação ao Impacto Climático

Bebida % da RNN No Nutrientes ≥ 5% RNN

Densidade de Nutrientes

Emissão GEE

Index

Leite 12,6 9 53,8 99 0,54

Refrigerante 0,7 0 0 109 0,00

Suco Laranja 9,0 4 17,2 61 0,28

Cerveja 1,8 0 0 101 0,00

Vinho Tinto 2,4 1 1,2 204 0,01

Água Mineral 0,2 0 0 10 0,00

Bebida de Soja 5,3 3 7,6 30 0,25

Bebida de Aveia 3,2 1 1,5 21 0,07

RNN: Recomendações Nórdica de Nutrição Densidade de Nutrientes = % RNN No de Nutriente que contribuem com mais de 5% da RNN Index de Densidade de Nutrientes em Relação ao Impacto climático (IDNIC = densidade de nutriente/ Emissões de GEE)

Smedaman et al. 2010

Avanço conceitual em diagnóstico

Sistemas in vitro

Câmaras respirométrica

Sistemas de Túneis

“Feeding hood system”

Métodod do gás Traçador SF6

Métodos de Micro Meteorologia

Co

ntr

ole

Exp

eri

me

nta

l

Pro

xim

ida

de

às c

on

diç

õe

s E

xp

eri

me

nta

is

Gases

AGV

Massa

Microbiana

Alimento

Indigestível

Métodos in vitro

Câmaras Respirométricas

http://www.globalresearchalliance.org/app/uploads/2012/03/GRA-MAN-Facility-BestPract-2012-FINAL.pdf

Feeding hood system

Métododo do gás Traçador SF6

Adaptação – Metodologia do gás traçador SF6

Estratégias de Mitigação

Estratégias de Mitigação

VISÃO SISTÊMICA

Animal, mão de obra, água, energia, impactos sociais, alimento e

meio ambiente

EFICIÊNCIA DO SISTEMA

Fonte: Gerber et al., 2011

Relação entre a emissão total de gases causadores de

efeito estufa e a produção de leite por vaca

Produção por vaca, kg de leite (corrigido P e G) por ano Kg

de

Eq

uiv

ale

nte

CO

2/k

g d

e le

ite

(co

rrig

ido

P e

G)

500

700

900

1,100

1,300

1,500

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Po

pu

laçã

o d

e V

acas

Le

ite

iras

(x

10

00

)

6,000

7,000

8,000

9,000

10,000

11,000

Pro

du

ção

de

Le

ite

(kg

cab

/an

o)

População de vacas leiteiras Produção de Leite

Leite no Canadá

Após 1990: 26% de aumento na produtividade

Após 1990: 26% de redução no número de vacas

Redução de 14% nas emissões de CH4


~ 6,0 L/vaca/dia

~ 5,0 L/vaca/dia

~ 3,5 L/Vaca/dia

Source: IBGE (2009) – Censo Agropecuário 1970/2006

LEITE NO BRASIL


1985 - Produção média de 1900 kg 2011- Produção média de 4390 kg

GIR LEITEIRO

Melhoramento Genético como estratégia de Mitigação

Dados de 548 Novilhas: - Emissão de metano estimada (PME)

- Consulo alimentar Resudual (CAR)

Herdabilidade: PME (0.35) CAR (0.40) Possibilidade de Redução de 11 a 26% em 10 anos

(HASS et al., 2011)

CH4

CO2

Metanogênicas

Protozoário

H2

Qualidade

Alimento

H2

Concentrado como estratégia para mitigação Substituição de CF por CNF (amido)

Porcentagem de conversão da energia do alimento em metano em ruminantes alimentados com diferentes dietas

0 5 10 15

> 90% Concentrado

> 70% Concentrado

Forragem de Alta qualidade

Forragem de Média Qualidade

Forragem de má qualidade

% energia bruta perdida na forma de CH4

Parâmetro Relação volumoso:concentrado

100:0 70:30 40:60

CMS (Kg/dia)1 5,55 7,98 8,75

pH1 6,98 6,67 6,44

Metano

(gramas/hora)2 5,22 6,25 5,85

Efeito da relação volumoso:concentrado sobre o consumo de matéria

seca (CMS), pH ruminal e produção de metano por bovinos

1Efeito linear (P<0,01); 2Efeito quadrático (P<0,01)

Fonte: Berchielli et al. (2003)

Consumo de alimento, emissão de metano e taxa de crescimento de ovinos da raça

merino (30kg) com livre acesso a forragens de diferentes digestibilidades

Fonte: adaptado de Hegarty (2001)

Parâmetros Digestibilidade (%)

55,0 65,0 75,0

Consumo de matéria seca (kg/d) 1,1 1,4 1,7

Consumo de energia bruta (EB) (MJ/d) 20,1 26,1 32,0

Consumo de energia digestível (ED) (MJ/d) 11,0 17,0 24,0

Emissão de metano (g/d) 24,5 32,4 35,4

Emissão de metano (% da EB) 6,6 6,7 6,0

Emissão de metano (% da ED) 12,0 10,3 8,0

Ganho de peso (g/d) 5,0 57,0 162,0

Metano (g)/ ganho de peso (g) 4,9 0,6 0,2

VOLUMOSO – QUALIDADE

↑ QUALIDADE

Favorece o consumo e o ganho de peso

Diminui a emissão de CH4 por Kg/alimento ingerido

Melhora a eficiência de utilização da energia

Emissão de metano / kg produto

800kg/vaca/ano

57kg CH4/vaca/ano

2.250kg/vaca/ano

81kg CH4/vaca/ano

4.200kg/vaca/ano

100kg CH4/vaca/ano

ADIÇÃO DE LIPÍDEOS

Ação dos lipídeos sobre a metanogênese

1. Redução da matéria orgânica fermentável

2. AG cadeia média redução atividade das metanogênicas

3. AG poliinsaturados efeito tóxico sobre celulolíticas e

protozoários

4. Biohidrogenação captação de hidrogênio (1%)

NÍVEL DE SUPLEMENTAÇÃO FONTE DE LIPÍDIO FORMA DE FORNECIMENTO TIPO DE DIETA

Gráfico. Efeito da adição de diferentes fontes de lipídeos sobre a redução da

metanogênese. Fonte: Beauchemin et al. (2008)

Óleo de coco (7%) 63,8% de redução

Ácido mirístico (5%) 58,3% de redução

Redução de 5,6% na produção de metano para

cada 1% de adição de lipídio

USO DE IONÓFOROS

• Antimicrobianos (actinomicetos)

• Monensina, Lasalocida, Salinomicina e

Laidomicina propionato

• Substâncias capazes de interagir

passivamente com íons (veículo de

transporte através da membrana celular )

Rompimento da célula microbiana

Intracelular

K+

pH

Na+

Sensíveis (Gram +) Resistentes (Gram -)

Hidrogênio,

formato, acetato,

butirato, lactato e

amônia

Propionato,

succinato,

utilizadoras de

lactato

USO DE IONÓFOROS

AÇÃO SELETIVA

Efeito não persistente Monensina (Guan et al. 2007)

controle

* * * *

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

8

6

4

2

CH

4, %

EB

I

monensina (33 ppm)

monensina/lasalosida

* *

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

8

6

4

2

Semana

controle

Dieta alta Forragem

Dieta alto Concentrado

CH4

CO2

Metanogênicos

Protozoa

Acetogênicos

Alimento

Aceptores Alternativos de H2 :

- ácidos orgânicos

- Nitrato

(McAllister & Newbold)

Oxaloacetate

2H

2H

2H

2H

2H

2H

2H

2-Oxoglutarate

Acetate

Citrate

Aspartate Tartrate

Pyruvate

Lactate

Acrylate

Malate

Fumarate

Succinate

Propionate

2-Oxoglutarate

Receptores de H

ÁCIDOS ORGÂNICOS

MALATO e FUMARATO

•Receptores para a formação de succinato

•Redução da disponibilidade de H2 no rúmen

Respostas in vivo não conclusivas e variáveis Elevado custo Viabilidade econômica?

FORRAGENS = fonte de ácidos dicarboxílicos

↑Variação: 0,6% a 7,5% da MS O’Mara (2004)

Produção de metano em ovinos suplementados com ácido fumárico livre ou encapsulado (Wallace et al. 2006)

0

5

10

15

20

25

Met

ano

(L

/dia

)

Controle Ác.Fumarico

Ác.Fumárico Encapsulado

Nitrato como aceptor de elétrons (Leng e Prestom 2010)

Nitrato nitrito amônia (potente aceptor de elétrons)

Reduções média de 23 % de redução na produção de metano 2-4% de Nitrato de Cálcio

CMS, produção de leite corrigida (PLC), % de gordura de proteína do leite, produção de gordura e proteína, e nitrogênio uréico do leite (NUL), de vacas

leiteiras alimentadas com uréia ou nitrato

Marsupiais Hoatzin (Opisthocomus hoazin)

Capivara

EXTRATOS DE PLANTAS

• TANINOS

• SAPONINAS

• ÓLEOS ESSENCIAIS

Efeito sobre a

metanogênese

VARIÁVEL

Inibição de protozoários e

população metanogênica

Estudos in vivo :

- Dose ideal dos componentes ativos

- Presença de resíduos nos produtos animais

- Efeitos anti-nutricionais

Metano 0 Dose Baixa

(1.5% IMS)

Dose alta (2.45% DMI)

g/d

435a

373b

309c

Efeito do extrato de tanino de acácia negra (Acacia mearnsii) sobre a emissão de metano por vacas de leite a pasto (GRAINGER et al., 2009)

-14% - 29%

0

Dose

Baixa

Dose

Alta

Leite, kg/d

Consumo MS, kg/d

Energia Digestível, %

33.0a

17.4a

76.9a

31.8a

15.1b

70.9b

29.8b

12.8c

66.0c

Efeito do extrato de tanino de acácia negra (Acacia mearnsii) sobre a emissão de CH4 por vacas leiteiras (GRAINGER et al., 2009).

Efeitos negativos sobre a produção de leite, consumo e energia

Mudança de visão: Balanço de “C” do sistema

Manejo e recuperação de pastagens

– Acumulam C no solo (matéria orgânica)

– Podem absorver grande parte do CO2 emitido pela

pecuária

– Práticas adequadas de manejo possibilitam o

acúmulo de C no solo a uma taxa de 0,3 t

C/ha/ano = ~ 1,1 t CO2eq/ha/ano (IPCC, 2000)

– GRANDE POTENCIAL CONDIÇÕES TROPICAIS!

Potencial de seqüestro de carbono global a partir da melhoria de práticas de manejo

Dreno de carbono Seqüestro potencial

(Bilhões t C/ano)

Terras aráveis 0,85 – 0,90

Biomassa de culturas para

produção de

biocombustíveis

0,5 – 0,8

Pastagens 1,7

Florestas 1 - 2

Fonte: FAO (2006)

Potencial de mitigação global até 2030 de acordo com práticas

de manejo agrícola, mostrando o impacto em cada GEE

Fonte: IPCC (2007), a partir de dados de Smith et al. (2007)

Brasil = 101,4 milhões de Ha

pastagens cultivadas (Censo

agropec. - IBGE 2006)

Estima-se que pelo menos 50

% estejam em algum estádio

de degradação

Potencial de mitigação!!!

O excesso de pastoreio causa a degradação das pastagens Baixa proteção ao solo favorece a perda de nutrientes e a erosão Em um hectare, a diminuição em 1% da MO nos primeiros 30 cm de solo, implica a emissão de cerca de 166 t de CO2 para a atmosfera!

Balanço de Carbono negativo

SISTEMAS INTEGRADOS DE PRODUÇÃO (SINERGIA)

• Adota práticas conservacionistas: uso mais eficiente dos

recursos naturais

• Recuperação pastagens degradadas: menor custo de

formação do pasto Maiores produtividades/ha → Efeito

“poupa terra”

• Componente florestal

– Dreno de CO2 – Eucalipto 30 - 40 t m3 madeira ha/ano = 12t C ha/ano

= 43 t CO2eqha/ano – Ambiência, cerca viva, etc.

Estamos colhendo os frutos que Plantamos !!!

Repensar o que plantar!!!

Considerações finais

• Eficiência Produtiva: Principal estratégia de mitigação

Potencial de aplicação de tecnologias já existentes


• Ganho em produtividade deve ser a estratégia principal;

Potencial de aplicação de tecnologias já existentes

• Sempre considerar a RELAÇÃO emissão/kg produto;


• Nutrição como estratégia secundária (complementar)

• OPORTUNIDADE: Pecuária sustentável com

capacidade de prestar serviços ambientais (manejo

de pastagens);

• SUSTENTABILIDADE: SISTEMAS SUSTENTÁVEIS

MÉTRICAS DE SUSTENTABILIDADE

Luiz Gustavo Ribeiro Pereira

[email protected] OBRIGADO !

Estratégia de mitigação de metano na pecuária...

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