INTRODUCCIÓN

La emergencia climática que el mundo está atravesando, ha impulsado la generación de políticas y acuerdos entre países para mitigar la huella de carbono antropogénica generada en todo nivel ⁽¹⁾. Una de las principales actividades que contribuyen al aumento de la huella de carbono es la producción ganadera, ya que está asociada a la emisión de gases de efecto invernadero (GEI), generados por la fermentación entérica de los rumiantes, estiércol de animales y el cambio en el uso de la tierra (^2,3).

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (⁴) las actividades derivadas de la producción ganadera generan 7,1 giga toneladas (GT) de CO₂, las mismas que equivalen al 14,5% de las emisiones antropogénicas globales de GEI. Según Twine (⁵) la cifra de las emisiones antropogénicas globales de GEI son del 16,5%, emisiones que sí continúan incrementarán 2°C el calentamiento global para el 2030-2050 (⁶).

Las actividades ganaderas son fuente sustancial de emisión de GEI en las prácticas pecuarias, esto hace que haya discusiones emergentes sobre las prioridades científicas y políticas que se deben plantear para subsanar esta problemática ambiental (⁷,³, ⁸). En este contexto el protocolo de Kioto en 1997, la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), la Conferencia de las Partes de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP27) y el último informe de síntesis (SYR) del sexto informe de evaluación (AR6) sobre cambio climático 2023, han planteado nuevas estrategias frente a necesidad de disminuir la huella de carbono antropogénica generada (⁹).

Sin embargo, los esfuerzos para mitigar las emisiones de GEI en el sector pecuario no han sido suficientes lo que implica que existe un imperativo moral por disminuir esta contaminación ambiental y seguir produciendo alimentos para una población mundial cada vez mayor (¹⁰). Se necesitan más estrategias de mitigación destinadas a reducir las emisiones de este sector para limitar la carga ambiental de la producción de alimentos y garantizar al mismo tiempo un suministro suficiente de alimentos para una población mundial en crecimiento (¹¹).

Para poder tomar acciones de mitigación y adaptación frente a esta problemática los ganaderos necesitan evaluar de manera fiable y frecuente las emisiones de GEI generadas, debido a que el calentamiento global ligado a la producción lechera es una preocupación permanente por parte de la población (¹²). De ahí, que la estimación de las emisiones de GEI generadas en la actividad pecuaria se han vuelto cada vez más importantes para todas empresas. Es necesario innovar herramientas que permitan determinar la huella de carbono, y lograr cuantificar la cantidad de emisiones de GEI en términos de dióxido de carbono que son liberadas a la atmósfera (13).

Estimar la huella de carbono en el hato lechero permitiría desarrollar una producción ganadera más eficiente y ecológicamente sostenible que mitigue las emisiones de GEI en sus explotaciones, convirtiéndose en un desafío metodológico que involucra el uso de tecnologías informáticas y de bienestar animal para evaluar la gestión ambiental (^14,15 ).

En este contexto la División de Producción y Sanidad Animal de la FAO en el 2009 desarrolló el Modelo de Evaluación Ambiental de la Ganadería Mundial (GLEAM), que permite cuantificar de manera precisa las emisiones de GEI derivados de la producción pecuaria, interrelacionando la ganadería con el ambiente mediante la simulación de una explotación pecuaria, para medir las emisiones de huella de carbono usando las fuentes de IPCC del año 2006 (¹⁶). En diciembre del año 2022 se presentó la versión GLEAM 3.0, que fue actualizada con el fin de conocer el desempeño ambiental de la ganadería y apoyar al productor con la identificación de mejoras en las áreas de manejo de productivo, reproductivo, alimenticio y de excretas del hato (4,¹⁷). Esta aplicación permite agregar y visualizar datos relacionados con el número de cabezas de ganado, la producción animal, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y la intensidad de las emisiones por región, el sistema de producción y la fuente de las emisiones.

Por otro lado, en Centro América (¹¹), mediante el uso de GLEAM-interactivo modularon las emisiones de GEI en 61 predios en diferentes regiones de Honduras y compararon la fase inicial y fase final para conocer la mejora en la eficiencia productiva. De manera similar en Ecuador en las provincias de Guayas, Manabí, Santa Elena, Imbabura, Loja, Napo y Morona Santiago, la aplicación GLEAM ha permitido realizar estudios de estimación de la huella de carbono, en más de 40 mil hectáreas en las que se han evidenciado mejoras, dentro de los parámetros productivos, reproductivos, alimenticios y manejo de excretas, logrando la sostenibilidad y la reducción de las emisiones de GEI (¹⁸-²¹). En el 2019, la empresa privada El Ordeño y la FAO ejecutaron exitosamente un plan piloto, en el Cantón Cayambe, para medir las buenas prácticas ganaderas y las emisiones de GEI en campo (²²).

Finalmente, los esfuerzos por estimar de la huella de carbono en los hatos lecheros han sido numerosos en los últimos años; sin embargo, monitorear y cuantificar simultáneamente todas las emisiones de una granja o un sistema de producción determinado es esencialmente imposible y prohibitivamente costoso. Por lo tanto, se requiere incrementar en número de alternativas y estudios para cuantificar y evaluar las emisiones de GEI de los sistemas de producción lechera (²³). El objetivo del presente estudio es estimar la huella de carbono aplicando la herramienta de cálculo de emisiones directas del modelo GLEAM-r, para evaluar las emisiones de GEI del hato lechero de la hacienda San Guillermo del cantón Tulcán.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio

Se realizó un estudio de modelación de emisiones directas de GEI en la hacienda San Guillermo, productora de leche bovina para estimar la huella de carbono generada en el año 2022. Se encuentra ubicada en la comunidad La Delicia de la parroquia Tulcán, cantón Tulcán, provincia del Carchi, región Sierra Norte del Ecuador. Tiene una extensión de 210 hectáreas destinadas a la producción agropecuaria y conservación, se extiende desde latitud 0° 45’47” N hasta 0°44’02” N y desde la longitud 77°44’14” W hasta 77°44’04” W.

La zona de vida de la hacienda es Bosque Húmedo Montano Bajo, la cual está establecida entre 3027msnm hasta 3351msnm en la que predomina el suelo andisol. La temperatura promedio es 11°C y la precipitación va desde 1000 hasta los 1400 ml por año (24).

Recopilación de datos y cálculo de emisiones

La investigación incluyó las fases de recopilación, modelación, análisis y evaluación de información obtenida mediante flujo y monitoreo de la información. Para estimar la huella de carbono generada en el año 2022 y la intensidad de emisión de GEI relacionados al manejo actual del sistema productivo de la Hacienda San Guillermo, se consideró tres componentes: prácticas ganaderas, sistema pastoril y prácticas ambientales; el cálculo de las emisiones de GEI se realizó a través de la herramienta de cálculo basada en el Modelo Global de Evaluación Ambiental de la Ganadería (GLEAM-r), que fueron comparadas con la línea base de emisiones de GEI modelados para los años 2010 a 2025 en Ecuador. Según los registros sobre el producto leche de la línea base, el CH₄ que se obtuvo en el proceso de fermentación entérica fue de 77,14%, las emisiones de N₂O procedentes del estiércol dejado en las pasturas de 17,93%, el CH₄ generado por manejo del estiércol de 2,63% y el N₂O generado por manejo de estiércol de 2,31% (²⁵). En la Tabla 1 se considera la intensidad de emisión de GEI con los cuales se realizará la comparación de los datos obtenidos en esta investigación.

Tabla 1 Intensidad de emisiones de GEI para Ecuador en los años 2010 a 2025 

Fuente: Línea base de emisiones de gases de efecto invernadero del proyecto ganadería climáticamente inteligente (25).

La intensidad de emisión de GEI de rumiantes por kilogramo de leche producida varía de 165 a 112 kg CO₂-eq/l, mientras que la intensidad de emisiones para unidad de proteína producida para carne es mucho mayor, 300 kg CO₂-eq/kg carne (2).

En los países desarrollados, las intensidades de emisión de GEI del ganado rumiante son inferiores a 100 kg de CO₂-eq/kg de proteína, mientras que en el África subsahariana (SSA), oscila entre 250 y 1000 kg de CO₂-eq por kg de proteína (26).

Para describir los datos generales se recopiló información sobre la ubicación del sitio de estudio, las coordenadas de latitud, longitud, tipo de producto que genera y el tipo de sistema productivo del año de evaluación. La categorización del número de animales se analizó mediante los registros del hato lechero, obteniendo un número promedio del total de animales durante el año de evaluación en todas las categorías sin incluir animales que se vendieron, descartaron o murieron. Las categorías estudiadas fueron: vacas (número de hembras adultas mayores a 2 años, incluidas secas y en producción), vacas en producción (número de hembras adultas que estén produciendo leche), vaconas (número de hembras entre 1 y 2 años), terneras (número de hembras menores a 1 año), toros (número de machos adultos mayores a 2 años), toretes (número de machos entre 1 a 2 años, terneros (número de machos menores a 1 año). Para determinar los parámetros de mortalidad y salida de animales se consideró el número total de animales que murieron y salieron en el año de acuerdo con cada categoría.

Los parámetros de fertilidad y pesos se determinaron en base a los partos totales (número de partos totales que hubo en el hato), edad a primer parto en meses (edad promedio del primer parto de vacas en meses), peso vacas (peso promedio en kg de las vacas), peso terneras (peso promedio en kg de las terneras al nacimiento), peso toros (peso promedio en kg de los toros), peso terneros (peso promedio en kg de los terneros al nacimiento), peso sacrificio vaconas y toreres (peso promedio en kg de las vaconas y toretes al sacrificio o venta). Para determinar los parámetros productivos se consideró los porcentajes de grasa y proteína en leche, el promedio de litros de leche por animal por día y el promedio de lactancia en meses. Los datos recolectados para la alimentación que se analizó fueron porcentaje de digestibilidad y contenido de nitrógeno del pasto fresco cosechado por los animales compuesto por (Lolium perenne, plantago mayor, trifolium repens) sin suplementación alimenticia para todas las categorías antes detalladas.

La variable del manejo de excretas no se tomó en cuenta en el modelo, ya que se identificó que la hacienda no tenía manejo las excretas y eran dejadas en potrero. Las excretas que provenían de sala de ordeño y corrales de espera de igual manera no fueron almacenadas sino reintroducidas a los potreros cercanos de manera inmediata después de cada ordeño en conjunto a los efluentes del aseo de la sala de ordeño y corrales de espera.

Tabla 2 Línea base datos de entrada GLEAM-r, para el producto leche en la región de la Sierra ecuatoriana latitud 0,7529 y longitud -77,7356. 

RESULTADOS

Realizado el proceso de modelación de los datos con la herramienta GLEAM-r, de la ganadería climáticamente inteligente para Ecuador (GCI), se obtuvo la huella de carbono generada para el año 2022 y la intensidad de emisiones de GEI de 1,75 Kg CO₂-eq por litro de leche. Los resultados obtenidos fueron inferiores al promedio de intensidad de emisión obtenida para Ecuador y a los estudios realizados en Uganda (27), donde señalan que la intensidad de emisiones de GEI para leche y carne fueron mayores a los promedios mundiales debido a la baja productividad animal de las razas de ganado local y la mala calidad de alimento. No obstante, la intensidad de emisiones de GEI de esta investigación fueron superiores a los datos de (²⁸) quienes muestran que las emisiones de GEI por kg de leche fueron aproximadamente entre 1,06 kg CO₂-eq y 0,89 kg CO₂-eq.

La investigación registró una emisión total anual de GEI de 433764,10 Kg CO₂-eq. La cantidad de CH₄ de la fermentación entérica correspondió al 79,83% de emisión total siendo 346278,12 Kg CO₂-eq, mientras que la cantidad de CH₄ de manejo de excretas fue de 1,17% de emisión total, es decir 5058,28Kg CO₂-eq. La cantidad de N₂O de excretas en las pasturas fue de 82427,69 Kg CO₂-eq correspondiendo al 19%. Finalmente, no se registró emisión de N₂O por manejo de excretas, ya que la hacienda no está realizando ninguna actividad para disminuir las emisiones de GEI en este aspecto (Tabla 3). Sin embargo, sí que es importante que se realice manejo de excretas, ya que el N₂O ha sido responsable por el 5% de los GEI totales en los últimos 100 años (29).

Tabla 3 Emisiones calculadas de gases efecto invernadero generadas en el año 2022 en la hacienda San Guillermo. 

DISCUSIÓN

Las emisiones de GEI provenientes de las actividades pecuarias del ganado bovino representan aproximadamente el 65% de las emisiones del sector pecuario (²), están generadas en mayor porcentaje por la fermentación entérica, gestión del estiércol y en la parte agrícola por el uso de fertilizantes y la gestión de suelo. Los GEI más importantes que son susceptibles de inventariar son: el metano (CH₄) que contribuye con el 9% del efecto invernadero con potencial de calentamiento de 28 en permanencia de 100 años y el óxido nitroso (NO₂) a quien se le atribuye el 5% del efecto invernadero, con potencial de calentamiento de 265 en permanencia de 100 años (³⁰).

Es necesario conocer el potencial de calentamiento (GWP) de los distintos GEI para poder expresarlos en las mismas unidades. El GWP es el gas de referencia a través del cual se ha desarrollado una métrica para comparar (en relación con otro gas) la capacidad de cada gas de efecto invernadero para atrapar el calor en la atmósfera. Específicamente, es una medida de cuánta energía absorberán las emisiones de 1 tonelada de un gas durante un período de tiempo determinado, en relación con las emisiones de 1 tonelada de dióxido de carbono (CO₂) (³¹). Así, en este caso, la herramienta GLEAM-r suma las emisiones de distintos GEI generados y da un valor único de emisión en Kg de CO₂-eq, siendo el valor que se va a comparar con otros estudios realizados para producción de leche bovina estandarizada.

Como se observa en la tabla 3, la emisión de la huella de carbono obtenida en esta investigación fue de 1,75 Kg CO₂-eq por litro de leche; valor inferior a la evaluación global de las emisiones y oportunidades de mitigación realizada por la FAO (34), en la que se señala que la intensidad media de las emisiones por litro de leche es de 2,8 Kg CO₂-eq para le región latinoamericana. De manera similar, la FAO y Global Dairy Plataform ( ³² ) en otro estudio señalan que la mayor intensidad de emisiones de GEI se produce en el África subsahariana, con un promedio de 7,5 kg de CO₂-eq, y que los valores más bajos se han estimado para las regiones industrializadas, entre 1 y 2 kg de CO₂-eq, valores de 1,4 kg de CO₂-eq para Europa (30). Por otro lado, el sur de Asia, el oeste de Asia y el norte de África y América Central y del Sur, tienen niveles intermedios de emisiones estimados entre 3 y 5 kg de CO₂-eq (8). Además, un estudio realizado por la International Farm Comparison Network (IFCN), en 117 granjas lecheras bovinas estandarizadas a nivel mundial de 45 regiones lecheras en 38 países, evidencia que la intensidad de emisiones de GEI promedio es de 1,50 kg CO₂-eq, mientras que los estudios realizados en España reflejan un rango de intensidad desde 0,67 y 5,2 kg CO₂-eq en función del tipo de explotación, ámbito geográfico y aspectos metodológicos, siendo las emisiones más elevadas en explotaciones que cuentan con razas no especializadas o autóctonas y menores en los sistemas intensificados con alto nivel productivo por animal o en sistemas extensivos bien manejados llegan a tener una intensidad de emisión de GEI menor a 1 kg de CO₂-eq debido al potencial de fijación de carbono de los pastizales (³⁰,³³). Sin embargo, identificar los principales factores de influencia relacionados con la intensidad de las emisiones de GEI no es tarea sencilla, se necesitan más estudios para evaluar mejor el impacto del aumento del rendimiento animal en las emisiones de GEI.

En la Tabla 1 se presentan los resultados de la línea base de emisiones directas de GEI obtenidas mediante el modelo GLEAM-r para la ganadería bovina de carne y leche del territorio de Ecuador entre los años 2010 a 2025. En la tabla se reporta que la intensidad de emisión por litro de leche más baja fue1,90 Kg CO₂-eq. Sin embargo, los resultados de este estudio revelan que las emisiones de GEI son inferiores al valor referencial de la región y son comparables a las emisiones generadas en Europa. El hecho de que las emisiones de GEI en la hacienda San Guillermo hayan sido inferiores a otros estudios previos es debido a la aplicación de las buenas prácticas ganaderas de ganadería climáticamente inteligente (GCI). Marín (11) aplicaron un cambio tecnológico en Honduras con la aplicación de GCI y consiguieron una disminución de 10,5% de emisiones de GEI; además, con la ejecución del proyecto de GCI, en Ecuador, se obtuvo una reducción en la emisión de GEI del 50 034 t CO₂-eq (21).

Óxido nitroso (NO2) de excretas en pasturas

Los excrementos del ganado depositados en los pastizales de pastoreo son una fuente importante de óxido nitroso (NO₂), cuyas emisiones varían según el tipo de excreta (estiércol u orina) y el tipo de suelo (34). Se relaciona principalmente con la acción de las bacterias desnitrificantes asociadas a la gestión del estiércol en las pasturas que se encuentran sometidos a condiciones fluctuantes aerobias y anaerobias. En este estudio los resultados de óxido nitroso generado por las excretas en pasturas fueron del 19%, valores superiores a las de otros autores. Así, Prenafeta y Fernández (30) obtuvieron valores de 17,93% en las emisiones globales de GEI globales de NO₂. Los autores reportaron que las emisiones para el sector ganadero incluido el porcentaje de manejo de excretas, fertilizante en pasturas y cultivos para piensos abarcaron el 24% del total de GEI. 17,93%. Los patrones de flujo de emisión de NO₂ mostraron a lo largo de la investigación que las categorías de los animales varían en cuanto a las emisiones de NO₂. Así, por ejemplo, la categoría de vacas en producción generó un promedio de 11,79% de emisiones de NO₂ sobre el total de excretas en pasturas; no obstante, la categoría de los toros genero 0,17% de emisiones de NO₂ del total de excretas en pasturas. Estos reportes se deben principalmente a que en la hacienda analizada hay mayor número de vacas en producción que toros.

Metano (CH4) de Fermentación entérica

La fermentación entérica y la producción de piensos son las fuentes principales de emisión CH₄ para los rumiantes (³⁵), por esa razón la GCI se enfoca mitigar la emisión de GEI a través de mejorar la digestibilidad de los piensos, en mejorar las prácticas de manejo y manejo reproductivo (³⁶). En este sentido, una estimación precisa de la generación de metano entérico de los rumiantes puede ayudar a equilibrar el aumento de la producción animal con las consecuencias ambientales (³⁷).

El metano entérico de estudio corresponde al 79,83%, cifras superiores a las realizadas por la herramienta GLEAM-r para los años 2010 a 2025 en Ecuador, en los cuales se reporta el 77,14% de emisiones de CH₄ de fermentación entérica. En la Tabla 3 se evidencia que la mayor producción de CH₄ (52,83%) se generó en la categoría de vacas en producción. Este aumento puede estar justificado por la existencia de un mayor número de vacas en producción y porque las vacas en producción consumen mayor cantidad de alimento (38). Además, a medida que una vaca lechera consume más alimento disminuye el tiempo de rumia, haciendo que se genere más CH₄ por el hecho de existir una mayor disponibilidad de sustrato para la fermentación microbiana (39). Por otro lado, el tiempo de la rumia afecta a todo el proceso de digestión, incluida la tasa de paso del alimento, el consumo de alimento libre en las vacas lecheras y el rendimiento de la leche de vaca (⁴⁰). En este sentido se pude inferir que las vacas en producción podrían tener poco tiempo de rumia, ya que según Mikula (⁴⁰) las vacas con baja rumia generan 1,8% más CH₄ que las vacas con rumia media y 4,2% más que las vacas con rumia alta. De manera similar, según las investigaciones realizadas por Watt (⁴¹) las vacas con rumia alta producen 2,9% menos de CH₄ por unidad de leche que las vacas de rumia media y un 4,6% menos de CH₄ que las vacas con rumia baja.

Metano (CH4) de manejo de excretas

Las emisiones de metano producidas por la gestión del estiércol, entendiéndose como tal tanto la excreta sólida como la orina, son las relacionadas con las operaciones de gestión de este (⁴²). El estiércol animal y los suelos gestionados son las fuentes más importantes de emisiones del ganado después del metano entérico. En este estudio el CH₄ generado por el manejo en excretas fue de 5058,28 Kg CO₂-eq que corresponde a 1,16% del total de GEI generados. A nivel global el CH₄ correspondiente al manejo en excretas representa para leche el 3,8% (Figura 1).

Figura 1 GLEAM; emisiones globales de las cadenas de suministro de leche y carne vacuno, por categoría de emisiones 

La hacienda San Guillermo al contar con un hato lechero genéticamente adaptado a sistemas pastoriles, de menor tamaño y mayor eficiencia productiva permite que las prácticas ganaderas estén en los rangos de la región, de igual manera se presenta para el manejo sistema pastoril que se cuenta con material genético para pastoreo y varietales de altura. Trayendo recomendaciones hacia el manejo de prácticas ambientales y lograr reducir la huella de carbono emitida.

CONCLUSIONES

El ser humano puede llegar a un equilibrio productivo siendo socialmente responsable aplicando tecnologías que le permita seguir produciendo sin causar mayor afectación al ambiente. Para este estudio existe un gran potencial de reducción de la huella de carbono producida por litro de leche por la implementación de las buenas prácticas ganaderas de ganadería climáticamente inteligente, haciendo que se produzca no solo menor huella ambiental sino el incremento de un sistema más productivo. El estudio se realizó en un hato lechero joven con 4,53 años de longevidad de sus bovinos, con manejo pastoril de mezclas forrajeras de alto valor energético, estas características dentro del manejo productivo, silvopastoril y manejo de excretas permitió contar con una emisión de GEI baja en relación a la literatura reportada por la región.