Los problemas ambientales que enfrentan los sistemas intensivos de engorde de bovinos se relacionan con el metabolismo animal y la degradación de estiércol, siendo el propósito de este trabajo estudiar el origen de emisiones de compuestos causantes del olor y gases de efecto invernadero (GEI), además de algunos factores que controlan su producción. Para ello, se realizó una incubación in vitro, bajo diferentes condiciones de aireación (aerobiosis y anaerobiosis), de muestras de suelo proveniente de un sistema de engorde a corral y se monitoreó, cada 48 h durante un periodo de 216 h, la generación de gases metano (CH4), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y oxígeno (O2).
También se efectuaron mediciones a campo en distintas áreas de dicho sistema (corrales con y sin animales, trampa de sólidos, laguna aeróbica y anaeróbica) de los gases CH4, CO, CO2 y oxígeno (O2), con equipos portátiles adaptados a las condiciones propias del sistema productivo intensivo (Reike Keiki RH -515 y Eagle 2). Para controlar la producción del olor característico de un engorde a corral se evaluó un producto comercial enzimático y se midió la concentración de sulfuro de hidrógeno (SH2), compuestos orgánicos volátiles (COV), amoníaco (NH3), CH4 y CO2 con medidores portátiles. Los resultados de producción de gases fueron similares en laboratorio y campo, ya que en ambas situaciones se observó digestión anaeróbica y aeróbica, dependiendo de las condiciones prevalentes en el momento, mostrando la coexistencia de ambos metabolismos en el sistema. Ello sugiere la posibilidad de controlar las emisiones dependiendo del vector ambiental preponderante. Los niveles máximos encontrados fueron de 0,109% LEL (límite inferior de explosividad) de CH4, 22,27 ppm de CO y 8,23% de CO2 para las condiciones in vitro en anaerobiosis, y 0,468% LEL de CH4, 0,43% de CO2, 7,21 ppm de NH3, 4,67 ppm de SH2 y 14,54 ppm de COV para las condiciones naturales. El tratamiento con el producto comercial enzimático sólo produjo modificaciones significativas en NH3 y COV, que disminuyeron, a diferencia de SH2 que aumentó. Se concluye que un buen manejo de la reducción de emisiones de gases y de control de efluentes potencialmente contaminantes debe prever más de una práctica alternativa que se adapte a las variables condiciones climáticas locales y a la heterogeneidad del sistema intensivo de producción de carne.
Palabras clave: Sistemas ganaderos intensivos, emisiones gaseosas, medición in vitro, medición in situ.
Introducción
En la actualidad el clima de la Tierra experimenta cambios que afectan tanto la composición de la atmósfera como el balance de la radiación solar, jugando un rol importante en las actividades ganaderas. Tanto los sistemas de producción extensivos como intensivos han afectado el medio ambiente significativamente, modificando los hábitats naturales. La ganadería intensiva, además de bienes y subproductos, genera efluentes que cuando son de naturaleza gaseosa, se denominan emisiones: olores, gases con efecto invernadero (GEI), etcétera. El aire, al igual que los otros vectores ambientales como el agua y el suelo, tiene una capacidad de asimilación dada, superada la cual se está en presencia del fenómeno de contaminación (Gómez Orea, 1998).
En los corrales de engorde, el manejo del estiércol y la producción de olores desagradables constituyen un problema de relevancia y de gran complejidad. En los olores, constituidos por una mezcla de gases volátiles y material particulado, se han identificado entre 80 y 200 sustancias (O’Neill y Phillips, 1992) que se adhieren y transportan por las partículas de polvo durante los procesos de dispersión atmosférica (Bottcher, 2001). Los olores pueden percibirse a varios kilómetros de distancia debido a la presencia de amoniaco (NH3), compuestos sulfurados, aminas, ácidos grasos volátiles (AGV), indoles, fenoles, mercaptanos, alcoholes y carbonilos que reaccionan entre sí mediante interacciones de sinergia y antagonismo. En este sentido, la percepción fisiológica del conjunto no es el resultado de la suma sensorial de los compuestos individuales, sino un producto final aleatorio.
Dentro de los GEI se encuentra el dióxido de carbono (CO2), de mayor contribución relativa (65%) al calentamiento global, seguido por el metano (CH4) cuya concentración atmosférica ha aumentado más de 140% en los últimos dos siglos (IPCC, 1996). Ambos gases, junto a los óxidos de nitrógeno (N2O, NO2 y NO), son generados principalmente por la ganadería. Sus precursores dependen del manejo del estiércol, a excepción del CO2 que se relaciona directamente con el nivel de tecnificación ganadera (SAyDS, 2007). De acuerdo al reciente informe de la FAO, “Hacer frente al cambio climático a través de la ganadería: una evaluación global de las emisiones y las oportunidades de mitigación” (Gerber et al., 2013), las emisiones globales de GEI asociadas a las cadenas productivas de la ganadería ascienden a 7,1 gigatoneladas (Gt) de CO2 equivalente (CO2eq) por año, lo que representa el 14,5% de todas las emisiones de GEI de origen humano. Las principales fuentes de emisión de gases son: la producción y procesamiento de alimentos (45% del total), la digestión de los vacunos (39%), y la descomposición del estiércol (10%). El resto se debe al procesado y transporte de productos de origen animal.
El suelo de los sistemas intensivos es un sustrato ideal para el desarrollo de microrganismos (Miller y Varel, 2003), debido a que acumulan gran cantidad de enzimas como, por ejemplo, las ureasas que catalizan la conversión de urea de la orina a amonio y, finalmente, a NH3 que se libera a la atmósfera. La emisión de NH3 se relaciona con el olor y, al igual que el sulfuro de hidrógeno (H2S), son responsables del olor a huevo podrido, y con un límite de detección bajo, entre 0,0085 y 1 ppm (Lomans et al., 2002). En condiciones de acidez, los iones sulfuro (S◦2) se asocian con protones para formar H2S, un producto final común en sistemas biológicos anaeróbicos que tienen compuestos orgánicos azufrados o proteínas con azufre. Power et al. (2001), encontraron una correlación directa entre los AGV, los compuestos aromáticos y los olores. El contenido de estiércol y las condiciones ambientales tales como temperatura y humedad afectan la actividad microbiana pudiendo incidir en la producción de gases, olor y polvo (Miller y Varel, 2003). En estos sistemas de engorde a corral, al permanecer gran cantidad de animales en sectores reducidos durante periodos prolongados, la alta concentración de excretas por unidad de superficie aumenta el riesgo de contaminación puntual de los recursos naturales (Atkinson y Watson, 1996; Gil et al., 2006). Se incrementa asimismo la presencia de residuos de drogas veterinarias denominados micro contaminantes emergentes de alta persistencia (Teuber, 2001; Boxall et al. 2004). Se han identificado alrededor de 200 compuestos, muchos de ellos sulfurosos y nitrogenados provenientes del metabolismo de las proteínas.
