Blog Mediciones de las emisiones de metano del ganado con mínima perturbación y máxima facilidad
Las emisiones de metano procedentes de la ganadería – especialmente del ganado vacuno – suponen un reto importante para enfrentar el cambio climático. En América Latina, África y el Sudeste Asiático, donde la ganadería desempeña un papel crucial en la producción de alimentos y en las economías rurales, los esfuerzos para mitigar estas emisiones son fundamentales.
Como parte del proyecto de CGIAR Forrajes Bajos en Metano (LMF, por sus siglas en inglés), en asociación con el Bezos Earth Fund y la Fundación Bill & Melinda Gates, se están instalando cámaras de respirometría de última generación en el campus de la Alianza de Bioversity International y el CIAT, en Colombia.
El metano (CH4) es un gas supercontaminante, aproximadamente 80 veces más potente que el dióxido de carbono (CO2) en un periodo de 20 años, lo que lo convierte en uno de los principales responsables del calentamiento global. Sin embargo, a diferencia del CO2 (que puede permanecer en la atmósfera durante siglos), el metano solo permanece aproximadamente una década. Esto significa que reducir las emisiones de metano es la forma más rápida y eficaz de reducir el calentamiento del planeta.
Uno de los retos clave para reducir las emisiones de metano es medirlas y controlarlas con precisión en diversas fuentes y entornos, sin tener que seguir a una vaca todo el día con un incómodo medidor portátil que no solo consume tiempo, sino que también estresa al animal. En lugar de llevar el laboratorio al campo, ¿por qué no llevar el campo al laboratorio? No se trata de un laboratorio normal, sino de unas instalaciones de investigación especialmente diseñadas que dan prioridad al bienestar animal, permitiendo que las vacas u ovejas continúen con sus actividades diarias (comer, descansar y, por supuesto, eructar) mientras una máquina conocida como cámara de respirometría mide la cantidad de gas que emite cada animal, transmitiendo esos datos directamente al ordenador de los científicos situado junto a la cámara.
Las cámaras de respirometría están ampliamente consideradas como el método estándar de oro para medir las emisiones de metano del ganado. Su capacidad para monitorizar continuamente el metabolismo de un animal y proporcionar datos precisos en tiempo real sobre el intercambio de gases las convierte en la herramienta más fiable para cuantificar las emisiones de dióxido de carbono y metano del ganado, ofreciendo un nivel de precisión y comodidad inigualable.
Siguiendo de cerca la cantidad de metano que produce el ganado, los investigadores pueden comprender mejor cómo afectan los distintos forrajes, métodos de alimentación y prácticas de gestión ganadera a las cantidades de gases de efecto invernadero emitidas. Estos datos también son esenciales para que los responsables políticos desarrollen estrategias que se ajusten a los objetivos climáticos globales sin comprometer la productividad ganadera.
Aquí es donde entran en juego la investigación y la innovación. El establecimiento de cámaras de respirometría en el campus de la Alianza en Palmira, Colombia, representa un paso crucial para apoyar a los países del sur global con sus compromisos nacionales de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero para 2030, a través de sus Contribuciones Nacionalmente Determinadas (NDC, por sus siglas en inglés) bajo la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC). Estas NDCs reflejan los esfuerzos de cada país para reducir las emisiones nacionales y adaptarse a los impactos del cambio climático, siendo las emisiones del sector ganadero críticas.
"Este nivel de precisión permitirá a los países del sur global perfeccionar sus inventarios nacionales de gases de efecto invernadero de acuerdo con las directrices del IPCC. Al desarrollar factores de emisión específicos de cada país para el metano procedente del ganado, podemos hacer que las mediciones de las emisiones sean más precisas y reflejen mejor las condiciones locales. Esto es crucial para comprender cómo afectan las distintas opciones de alimentación y forraje a las emisiones de metano y para crear estrategias con base científica que apoyen los objetivos climáticos y cumplan los compromisos internacionales". – Jacobo Arango, científico principal de la Alianza e investigador principal del proyecto Forrajes Bajos en Metano.
El Dr. Jacobo Arango muestra una de las dieciséis cámaras de respirometría de última generación instaladas en el campus de la Alianza en Colombia. Crédito: CIAT/Anny Yedra
Medición de emisiones para desarrollar sistemas más sostenibles
El proyecto Forrajes Bajos en Metano se encuentra actualmente en su primera fase de "descubrimiento", durante la cual busca identificar los compuestos antimetanogénicos (AMC) a partir del tamizaje de una amplia gama de accesiones de leguminosas forrajeras y gramíneas procedentes de los bancos de germoplasma de los centros de investigación de CGIAR, evaluando aproximadamente 6.000 de las 71.000 accesiones de forraje disponibles. El proceso incluye ensayos tanto in vitro (en el laboratorio) como in vivo (con animales), siendo esta última una metodología clave, ya que permite integrar a los animales en las primeras etapas de la investigación, lo que resulta crítico para tomar decisiones informadas en la fase de escalado.
Para la fase de "descubrimiento", la Alianza inauguró la instalación respirométrica más avanzada de América Latina en su campus de Palmira. Estas cámaras serán esenciales para la validación in vivo de las accesiones de forraje con mayor capacidad para reducir las emisiones de metano. Compuesta por 16 cámaras (8 para ovinos y 8 para bovinos), esta instalación de investigación es la más avanzada en mediciones precisas en tiempo real. Estas cámaras están equipadas con instrumentación de última generación de Sable Systems que permite una monitorización precisa de las concentraciones de gas derivadas de las diferentes opciones dietéticas, mientras que su ambiente hermético y controlado mantiene constante la temperatura, humedad y flujo de aire, simulando las condiciones reales para futuros estudios de escalado en la cría de ganado.
Los animales se encuentran actualmente en una fase crucial de adaptación antes de iniciar los ensayos en las cámaras de respirometría. Crédito: CIAT/Juan Pablo Marín
Uno de los fundamentos científicos clave del proyecto Forrajes Bajos en Metano es el importante (aunque infrautilizado) potencial de los diversos forrajes almacenados en los bancos de germoplasma de CGIAR para reducir las emisiones de metano. Se ha demostrado que la incorporación de leguminosas y gramíneas de alta digestibilidad – en particular especies ricas en taninos – reduce tanto las emisiones totales de metano como su intensidad. Un estudio reciente, realizado por el Programa de Forrajes Tropicales de la Alianza, demostró que los bueyes alimentados con una dieta con un 23 % de Leucaena diversifolia (una leguminosa cultivada junto con hierba en un sistema silvopastoral) producían un 15 % menos de metano en comparación con los alimentados únicamente con hierba.
"Estos resultados son muy prometedores y respaldan el planteamiento de nuestro proyecto. Nuestro marco funciona como un embudo: empezaremos con una amplia selección de diversas accesiones y especies, analizándolas primero en el laboratorio de calidad del forraje, donde simulamos las condiciones del rumen en condiciones in vitro. Después, se identifican los forrajes más prometedores para reducir las emisiones de metano, se mejoran mediante edición genética y se evaluan en ensayos agronómicos. Por último, validamos los mejores candidatos utilizando métodos in vivo, como las cámaras de respirometría", compartió la Dra. Alejandra Marín, colíder de la fase de 'descubrimiento' del proyecto Forrajes Bajos en Metano.
Bienestar animal en los ensayos
El bienestar de los animales es una prioridad absoluta en estos ensayos, y la Alianza cuenta con un Comité de Ética Animal para supervisar los protocolos que respetan las "cinco libertades" del bienestar animal, que incluyen la ausencia de hambre, sed, incomodidad física, miedo, y la libertad de expresar un comportamiento normal.
"El bienestar de los animales es una prioridad máxima, garantizando que sepan que están seguros y bien cuidados, con comida siempre disponible. Al reducir la ansiedad, creamos un entorno libre de estrés, lo que permite obtener resultados precisos cuando comiencen las pruebas in vivo", explicó Alejandro Montoya, veterinario y zootecnista del proyecto, quien también se encarga de supervisar el cuidado del ganado.
El comité se adhiere a estrictos protocolos alineados con las normas nacionales e internacionales para garantizar el bienestar de los animales que participan en la investigación. Crédito: CIAT/Anny Yedra
El papel de la Alianza y CGIAR
El establecimiento de cámaras de respirometría en el campus de la Alianza en Colombia forma parte de una colaboración más amplia entre instituciones de investigación locales e internacionales, incluidos otros dos centros de CGIAR – el Instituto Internacional de Investigaciones Pecuarias (ILRI) y el Centro Internacional de Investigaciones Agrícolas en Zonas Áridas (ICARDA) –, agencias gubernamentales, y ONG como el Global Methane Hub y su iniciativa Methane Accelerator, con el apoyo del Bezos Earth Fund y la Fundación Bill y Melinda Gates.
Los bancos de germoplasma de CGIAR – que albergan miles de accesiones de forrajes – tienen un gran potencial para contribuir a una reducción global de las emisiones de metano. Sin embargo, hasta ahora, solo una pequeña parte de esta colección ha sido probada por sus propiedades de reducción de metano. Esto representa una oportunidad en gran parte inexplorada para identificar y promover el uso de estos forrajes a mayor escala.
Mapa de los tres bancos de germoplasma de CGIAR, cuyo germoplasma se utilizará en los ensayos del proyecto Forrajes Bajos en Metano. Crédito: CIAT.
El establecimiento de las cámaras de respirometría supone un gran avance, ya que permite a los investigadores probar sistemáticamente una amplia variedad de forrajes de forma más eficiente. Al identificar qué gramíneas y leguminosas de los bancos de germoplasma del CGIAR pueden reducir las emisiones de metano, esta investigación garantiza que el germoplasma conservado en los bancos de germoplasma contribuye activamente a crear sistemas ganaderos más sostenibles.
"Los pastos o forrajes que incorporan múltiples especies apoyan servicios ecosistémicos esenciales como atraer polinizadores, mejorar la biota del suelo, proporcionar lugares de anidamiento para las aves y crear madrigueras para pequeños mamíferos. Considerando la actual crisis de biodiversidad, es crucial que la producción ganadera contribuya a estos esfuerzos", explica el Dr. Juan Andrés Cardoso – ecofisiólogo vegetal del Programa Forrajes Tropicales.
Un abejorro Xylocopa sp. polinizando la leguminosa forrajera Canavalia ensiformis. Crédito: CIAT/Anny Yedra.
De la investigación a la acción
Esta asociación se enmarca en una labor más amplia de creación de sistemas ganaderos más sostenibles, centrada en el avance de los conocimientos sobre la reducción de las emisiones de metano y en la ampliación de la adopción de dietas y prácticas ganaderas sostenibles a escala mundial.
Al desarrollar factores de emisión específicos para cada país, podemos mejorar en gran medida la precisión con la que medimos las emisiones de metano procedentes de la ganadería. Estos factores ayudarán a perfeccionar los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero y permitirán un seguimiento más preciso del progreso en la reducción de emisiones.
Además, sistemas rentables de seguimiento, notificación y verificación facilitarán el seguimiento de la mitigación, garantizando que las medidas adoptadas tengan impacto. Con estos sistemas en funcionamiento, las partes interesadas también pueden explorar opciones de financiación climática como los mercados de carbono, abriendo nuevas oportunidades para que los agricultores reduzcan los riesgos financieros y adopten prácticas más ecológicas.
También se está desarrollando una plataforma mundial de Forrajes Bajos en Metano para priorizar la adopción de forrajes mejorados, lo que brindará un apoyo esencial a gobiernos, empresas, donantes e instituciones financieras a la hora de evaluar la idoneidad de los forrajes bajos en metano y valorar las posibles ganancias de productividad para impulsar la transición a gran escala hacia sistemas ganaderos con bajas emisiones que proporcionen servicios adicionales a los ecosistemas.
"Nuestro objetivo es dotar a los productores y a los agentes de la cadena de valor de las herramientas, el apoyo técnico y la financiación necesarios para impulsar una agricultura sostenible. Al fomentar las condiciones para un seguimiento rentable e inversiones seguras, pretendemos que el cambio a sistemas ganaderos de bajas emisiones sea tanto impactante como gratificante", compartió el Dr. Ciniro Costa Jr. – Líder de la fase de 'despliegue' del proyecto Forrajes Bajos en Metano.
Esta infraestructura fortalece el liderazgo de la Alianza en la investigación de mitigación de metano y sostenibilidad ambiental en América Latina y más allá, reforzando su compromiso con la innovación en soluciones ganaderas sostenibles. Además, refleja la dedicación de la organización para llevar la ciencia desarrollada en el centro de investigación a los productores en el campo, ampliando el impacto de estas soluciones en la producción ganadera.
Equipo
Jacobo Arango
Senior Scientist
Alejandra Marín
Research Specialist
Juan Andres Cardoso
Plant ecologist and physiologist
