VI Simpósio Mineiro
I Simpósio Nacional de Nutrição de Gado de Leite
Estratégia de mitigação de
metano na pecuária leiteira
Luiz Gustavo Ribeiro Pereira
Belo Horizonte, 15 de Abril de 2012
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
8X
Pode o crescimento explosivo da
agricultura intensiva Brasileira ser
um modelo para alimentar uma
população mundial crescente, sem
destruir o ambiente?
Produção de Leite - Brasil
Ano
Produção (Kg/vaca/ano)
1980
676
1985
710
1990
759
1995
801
2000
1.105
2005
1.183
2008
1.261
87 %
Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite
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)
Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Dairy Cattle
Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Dairy Cattle
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
CONSTRUINDO UMA AGENDA DE AÇÃO GLOBAL
PARA O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL DA PECUÁRIA
http://www.livestockdialogue.org/
Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Dairy Cattle
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
DIFICULDADES OPERACIONAIS NAS ESTIMATIVAS DE EMISSÕES ENTÉRICAS
PEGADA DE CARBONO LIMITADA A UNIDADE PRODUTIVA
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)
AÇÕES DE PESQUISA
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 GOVERNAMENTAIS
NAMAs1 Brasil- agropecuária 2010 - 2020
Área
Potencial de mitigação
(milhões ha)
(milhões t CO2eq)
Recuperação de pastos
15,0
83 – 104
Integração Lavourapecuária-floresta
4,0
18 – 22
Plantio direto
8,0
16 – 20
Fixação biológica de
Nitrogênio
5,5
16 – 20
Florestas Plantadas
3,0
Tecnologia
Fonte: Adaptado de MRE (2010) – nota no 31 – 29/01/2010
1Ações de mitigação nacionalmente apropriadas
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)
Emissões Entéricas de CH4 por bovinos
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
Thorpe (2009)
Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite
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
0,5
0,5
0,25
1
25
296
Taxa de crescimento anual (%)
Potencial de aquecimento global
Contribuição relativa de gases para o efeito
estufa de origem antrópica
5%
Ozônio
8%
12%
CFCs
15%
60%
Fonte: IPCC, 2006
Metano
CO2
Óxido
nitroso
Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite
Fontes globais de emissão de metano provenientes de atividades antrópicas
Outros
4%
16%
Carvão
8%
Gás natural e óleo
15%
Queima de biomassa
Aterros
22%
11%
Esgoto doméstico
Esterco animal
7%
7%
15% x 22% = 3,3% of total GHG
10%
Fermentação entérica
Cultivo de arroz
irrigado
Participações das espécies de ruminantes na
emissão de metano entérico no Brasil
1%1% 1%1%
Gado de Leite
Gado de Corte
14%
82%
Gado de Corte
Gado de Leite
Bufalos
Ovinos
Caprinos
outros
Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Dairy Cattle
Evolução adaptativa dos Ruminantes
Alimento (CHO´s)
Rúmen
Energia
Ácidos Graxos Voláteis:
AGV
(acetato, propionato, butyrato)
Dióxido de carbono:
CO2
Rúmen
Metanogênese
Hidrogênio
CH4
Por dia:
Alimentos
20 kg MS
Rúmen
AGV
6 kg
CO2
Perda
energia
700 Litros
H2
CH4
500 litros
(200-700 L)
Rúmen
Evolução adaptativa dos Ruminantes
Evolução adaptativa da espécie
Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Dairy Cattle
Evolução adaptativa da espécie
Evolução adaptativa da espécie
IMPACTO AMBIENTAL
Sinto muito! Mas
não posso atender
às suas
reivindicações!
Eficiência de conversão de energia e proteína
Leite
Bovinos
Suínos
Aves
Output/Input
Energia
Output/Input
Energia
(consumível
Humanos)
Output/Input
Proteína
Output/Input
Proteína
(consumível
Humanos)
0,25
0,07
0,21
0,19
1,07
0,65
0,30
0,28
0,21
0,08
0,19
0,31
2,08
1,19
0,29
0,62
GILL et al., 2010
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
Proximidade às condições Experimentais
Controle Experimental
Avanço conceitual em diagnóstico
Sistemas in vitro
Câmaras respirométrica
Sistemas de Túneis
“Feeding hood system”
Métodod do gás Traçador SF6
Métodos de Micro Meteorologia
Métodos in vitro
Gases
Massa
Microbiana
Alimento
Indigestível
AGV
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
EFICIÊNCIA DO SISTEMA
VISÃO SISTÊMICA
Animal, mão de obra, água, energia, impactos sociais, alimento e
meio ambiente
Kg de Equivalente CO2/kg de leite (corrigido P e G)
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
Fonte: Gerber et al., 2011
Leite no Canadá
1,300
População de vacas leiteiras
Produção de Leite
Após 1990: 26% de aumento na produtividade
1,100
11,000
10,000
9,000
Após 1990: 26% de redução no número de vacas
900
700
8,000
Redução de 14% nas emissões de CH4
500
7,000
6,000
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Produção de Leite (kg cab/ano)
População de Vacas Leiteiras (x 1000)
1,500
LEITE NO BRASIL
~ 6,0 L/vaca/dia
~ 5,0 L/vaca/dia
~ 3,5 L/Vaca/dia
Source: IBGE (2009) – Censo Agropecuário 1970/2006
Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite
GIR LEITEIRO
1985 - Produção média de 1900 kg
2011- Produção média de 4390 kg
Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite
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)
Metanogênicas
Protozoário
CO2
H2
Qualidade
Alimento
CH4
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
> 90% Concentrado
> 70% Concentrado
Forragem de Alta qualidade
Forragem de Média Qualidade
Forragem de má qualidade
0
5
10
15
% energia bruta perdida na forma de CH4
Efeito da relação volumoso:concentrado sobre o consumo de matéria
seca (CMS), pH ruminal e produção de metano por bovinos
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
1Efeito
linear (P<0,01); 2Efeito quadrático (P<0,01)
Fonte: Berchielli et al. (2003)
VOLUMOSO – QUALIDADE
Consumo de alimento, emissão de metano e taxa de crescimento de ovinos da raça
merino (30kg) com livre acesso a forragens de diferentes digestibilidades
Digestibilidade (%)
Parâmetros
55,0 65,0 75,0
↑ QUALIDADE
Consumo de matéria seca (kg/d)
1,1 1,4
1,7
Favorece o consumo e o ganho de peso
Consumo de energia bruta (EB) (MJ/d)
20,1 26,1 32,0
Diminui
a emissão
de CH
Kg/alimento
4 por
Consumo
de energia
digestível
(ED)
(MJ/d)
11,0 ingerido
17,0 24,0
Melhora
a eficiência
Emissão
de metano
(g/d) de utilização da energia
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
Fonte: adaptado de Hegarty (2001)
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
NÍVEL DE SUPLEMENTAÇÃO
2. AG cadeia média  redução atividade das metanogênicas
FONTE DE LIPÍDIO
FORMA DE FORNECIMENTO
TIPO DE DIETA
3. AG poliinsaturados
 efeito tóxico sobre celulolíticas e
protozoários
4. Biohidrogenação  captação de hidrogênio (1%)
Redução de 5,6% na produção de metano para
Óleo de coco (7%)  63,8% de redução
cada 1% de adição de lipídio
Ácido mirístico (5%)  58,3% de redução
Gráfico. Efeito da adição de diferentes fontes de lipídeos sobre a redução da
metanogênese. Fonte: Beauchemin et al. (2008)
USO DE IONÓFOROS
Intracelular
• Antimicrobianos (actinomicetos)
K+
• Monensina, Lasalocida, Salinomicina e
pH
Laidomicina propionato
+
Na
capazes
• Substâncias
de interagir
passivamente com íons (veículo de
transporte através da membrana celular )
Rompimento da célula microbiana
USO DE IONÓFOROS
AÇÃO SELETIVA
Sensíveis (Gram +)
Resistentes (Gram -)
Hidrogênio,
Propionato,
formato, acetato,
succinato,
butirato, lactato e
utilizadoras de
amônia
lactato
Efeito não persistente Monensina (Guan et al. 2007)
8
controle
6
monensina (33 ppm)
monensina/lasalosida
Dieta alta
Forragem
4
CH4, % EBI
* * * *
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16
8
controle
Dieta alto
Concentrado
6
4
* *
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Semana
Metanogênicos
Aceptores Alternativos de H2 :
- ácidos orgânicos
- Nitrato
Protozoa
CO2
CH4
Acetogênicos
Alimento
(McAllister & Newbold)
2-Oxoglutarate
2H
Acetate
Citrate
2H
Tartrate
Aspartate
Oxaloacetate
2H
Pyruvate
2H
Malate
Receptores de H
Lactate
Fumarate
2H
Acrylate
2-Oxoglutarate
Succinate
2H
2H
Propionate
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)
25
Metano (L/dia)
20
15
10
5
0
Controle
Ác.Fumarico
Ác.Fumárico
Encapsulado
Nitrato como aceptor de elétrons (Leng e Prestom 2010)
Nitrato
nitrito
Reduções média de 23
% de redução na
produção de metano
2-4% de Nitrato de
Cálcio
amônia (potente aceptor de elétrons)
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
Inibição de protozoários e
metanogênese
população
metanogênica
VARIÁVEL
Estudos in vivo :
- Dose ideal dos componentes ativos
- Presença de resíduos nos produtos animais
- Efeitos anti-nutricionais
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)
Dose Baixa
Dose alta
Metano
0
(1.5% IMS)
(2.45% DMI)
g/d
435a
373b
309c
-14%
- 29%
Efeito do extrato de tanino de acácia negra (Acacia
mearnsii) sobre a emissão de CH por vacas leiteiras
4
(GRAINGER et al., 2009).
0
Dose
Baixa
Dose
Alta
Leite, kg/d
33.0a
31.8a
29.8b
Consumo MS, kg/d
17.4a
15.1b
12.8c
Energia Digestível, %
76.9a
70.9b
66.0c
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
Terras aráveis
Biomassa de culturas para
produção de
biocombustíveis
Pastagens
Florestas
Fonte: FAO (2006)
Seqüestro potencial
(Bilhões t C/ano)
0,85 – 0,90
0,5 – 0,8
1,7
1-2
Potencial de mitigação global até 2030 de acordo com práticas
de manejo agrícola, mostrando o impacto em cada GEE
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!!!
Fonte: IPCC (2007), a partir de dados de Smith et al. (2007)
Balanço de Carbono negativo
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!
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
Considerações finais
• Ganho em produtividade deve ser a estratégia principal;
Potencial de aplicação de tecnologias já existentes
• Sempre considerar a RELAÇÃO emissão/kg produto;
Considerações finais
• 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 !