Estratégia de mitigação de metano na pecuária de alimento, emissão de metano e taxa de crescimento…

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  • Estratgia de mitigao de metano na pecuria leiteira

    Luiz Gustavo Ribeiro Pereira

    Belo Horizonte, 15 de Abril de 2012

    VI Simpsio Mineiro I Simpsio Nacional de Nutrio de Gado de Leite

  • ESTRATGIA DE MITIGAO DE METANO NA PECURIA LEITEIRA

    Pecuria x Emisso de Gases de Efeito Estufa

    Diagnstico e Estratgias de mitigao

    Consideraes finais

  • COMISSO INTERNACIONAL DE ESTRATIGRAFIA Nova poca Geolgica: ANTROPOCENO OU IDADE DO HOMEN Biomassa Humana 100 x maior que a de outras espcies animais

  • 31 de Outubro de 2011 7.000.000.000,00 pessoas

  • Taxas de Crescimento da Populao Mundial

  • Evoluo da Produtividade

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

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

    Evoluo da Relao 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 populao mundial crescente, sem destruir o ambiente?

  • Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite

    Ano Produo (Kg/vaca/ano)

    1980 676

    1985 710

    1990 759

    1995 801

    2000 1.105

    2005 1.183

    2008 1.261

    87 %

    Produo de Leite - Brasil

  • Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Dairy Cattle

    Magnitude da mudanas Globais de 1890 a 1990

    Varivel Coeficiente de Aumento

    Populao Humana 4

    Produo de Gado 4

    rea Irrigada 5

    Uso da gua 9

    Uso da Energia 14

    Emisses de CO2 17

    Taxas de Extino 200

    Adpatado de McNeil (2000)

  • 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 mudana climtica deixando de comer carne um dia por semana, pediu Sir Paul McCartney ao

    Parlamento Europeu

  • No Saci, experimentamos o Dia Sem Carne no ms de agosto por acreditarmos ser uma prtica viabilizadora de maior conscientizao de que a ao de cada um de ns tem conseqncia para todos. De que SOMOS parte do ecossistema TERRA e essa a essncia da educao para a PAZ.

  • Impostos sobre o C

    Finlndia: US$89 /ton C; Sucia $ 150 ton C Reino Unido, Nova Zelndia e EUA

  • http://www.livestockdialogue.org/

    CONSTRUINDO UMA AGENDA DE AO GLOBAL PARA O DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL DA PECURIA

  • Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Dairy Cattle

  • EXISTEM PARMETROS CONFIVEIS E METODOLOGIAS PADRONIZADAS?

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

  • Emisso CH4 (kg CH4/cabea/ano)= EBi x Ym x 365 dias/ano/ 55,65 MJ/kg CH4 Ebi = ingesto de energia bruta (MJ/cabea/dia) Ym = frao da energia bruta perdida como metano (0,06)

    DIFICULDADES OPERACIONAIS NAS ESTIMATIVAS DE EMISSES ENTRICAS PEGADA DE CARBONO LIMITADA A UNIDADE PRODUTIVA

  • Dinmica de GEEs em sistemas de produo da agropecuria brasileira Avano Conceitual em diagnstico e estratgias de mitigao de metano entrico em ruminantes no Brasil

    AES DE PESQUISA

  • NAMAs1 Brasil- agropecuria 2010 - 2020

    Tecnologia rea

    (milhes ha)

    Potencial de mitigao

    (milhes t CO2eq)

    Recuperao de pastos 15,0 83 104

    Integrao Lavoura-

    pecuria-floresta 4,0 18 22

    Plantio direto 8,0 16 20

    Fixao biolgica de

    Nitrognio 5,5 16 20

    Florestas Plantadas 3,0

    Fonte: Adaptado de MRE (2010) nota no 31 29/01/2010 1Aes de mitigao nacionalmente apropriadas

    AES GOVERNAMENTAIS

  • AES GOVERNAMENTAIS

    Criado em 2010 incentivo adoo de tcnicas agrcolas sustentveis

    R$ 3,150 bilhes safra 2011/2012 (Plano Agrcola e Pecurio)

    Processos que neutralizem ou minimizem os efeitos dos GEE

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

  • Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite

    Adequar s questes mundiais: aquecimento global

    (Gases de Efeito Estufa)

    Pases Emisso Anual CH4 (Tg)

    Brasil 9,6

    India 8,6

    China 4,7

    USA 5,1

    Argentina 2,5

    Pases em desenvolvimento 43,76

    Pases desenvolvidos 17,55

    Emisses Entricas de CH4 por bovinos

    Thorpe (2009)

  • Principais gases de efeito estufa (GEE) de

    origem antrpica (agropecuria)

    Gases de efeito estufa CO2 CH4 N2O

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

    Concentrao Atual (ppbv) 388.000 1.788 314

    Concentrao Pr-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% Oznio

    CFCs

    Metano

    CO2

    xidonitroso

    Contribuio relativa de gases para o efeito

    estufa de origem antrpica

    Fonte: IPCC, 2006

    Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite

  • 4% 8%

    15%

    11%

    10% 7% 7%

    22%

    16%

    Outros

    Carvo

    Gs natural e leo

    Queima de biomassa

    Aterros

    Esgoto domstico

    Esterco animal

    Fermentao entrica

    Cultivo de arrozirrigado

    Fontes globais de emisso de metano provenientes de atividades antrpicas

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

  • Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Dairy Cattle

    82%

    14%

    1%1%1%

    1%

    Gado de Corte Gado de Leite Bufalos Ovinos Caprinos outros

    Participaes das espcies de ruminantes na

    emisso de metano entrico no Brasil

    Gado de Corte

    Gado de Leite

  • Evoluo adaptativa dos Ruminantes

  • Hidrognio

    Dixido de carbono: CO2

    cidos Graxos Volteis:

    (acetato, propionato, butyrato)

    AGV

    Alimento (CHOs)

    Rmen

    Metanognese

    Rmen

    CH4

    Energia

  • AGV

    Alimentos

    CO2

    H2 CH4

    20 kg MS

    6 kg

    700 Litros

    500 litros (200-700 L)

    Por dia:

    Rmen

    Rmen

    Perda energia

  • Evoluo adaptativa dos Ruminantes

  • Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Dairy Cattle

    Evoluo adaptativa da espcie

  • Evoluo adaptativa da espcie

  • Evoluo adaptativa da espcie

  • IMPACTO AMBIENTAL

    Sinto muito! Mas no posso atender s suas reivindicaes!

  • Eficincia de converso de energia e protena

    GILL et al., 2010

    Output/Input Energia

    Output/Input Energia

    (consumvel Humanos)

    Output/Input Protena

    Output/Input Protena

    (consumvel Humanos)

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

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

    Sunos 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 perdido antes de ser consumido

  • Densidade de Nutrientes em Relao ao Impacto Climtico

    Bebida % da RNN No Nutrientes 5% RNN

    Densidade de Nutrientes

    Emisso 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

    gua 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: Recomendaes Nrdica de Nutrio Densidade de Nutrientes = % RNN No de Nutriente que contribuem com mais de 5% da RNN Index de Densidade de Nutrientes em Relao ao Impacto climtico (IDNIC = densidade de nutriente/ Emisses de GEE)

    Smedaman et al. 2010

  • Avano conceitual em diagnstico

    Sistemas in vitro

    Cmaras respiromtrica

    Sistemas de Tneis

    Feeding hood system

    Mtodod do gs Traador SF6

    Mtodos de Micro Meteorologia

    Co

    ntr

    ole

    Exp

    eri

    me

    nta

    l

    Pro

    xim

    ida

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    di

    e

    s E

    xp

    eri

    me

    nta

    is

  • Gases

    AGV

    Massa

    Microbiana

    Alimento

    Indigestvel

    Mtodos in vitro

  • Cmaras Respiromtricas

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

  • Feeding hood system

  • Mtododo do gs Traador SF6

  • Adaptao Metodologia do gs traador SF6

  • Estratgias de Mitigao

  • Estratgias de Mitigao

    VISO SISTMICA

    Animal, mo de obra, gua, energia, impactos sociais, alimento e

    meio ambiente

    EFICINCIA DO SISTEMA

  • Fonte: Gerber et al., 2011

    Relao entre a emisso total de gases causadores de

    efeito estufa e a produo de leite por vaca

    Produo 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

    la

    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

    o

    de

    Le

    ite

    (kg

    cab

    /an

    o)

    Populao de vacas leiteiras Produo de Leite

    Leite no Canad

    Aps 1990: 26% de aumento na produtividade

    Aps 1990: 26% de reduo no nmero de vacas

    Reduo de 14% nas emisses de CH4

  • Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite

    ~ 6,0 L/vaca/dia

    ~ 5,0 L/vaca/dia

    ~ 3,5 L/Vaca/dia

    Source: IBGE (2009) Censo Agropecurio 1970/2006

    LEITE NO BRASIL

  • Luiz Gustavo R. Pereira/ Embrapa Gado de Leite

    1985 - Produo mdia de 1900 kg 2011- Produo mdia de 4390 kg

    GIR LEITEIRO

  • Melhoramento Gentico como estratgia de Mitigao

    Dados de 548 Novilhas: - Emisso de metano estimada (PME) - Consulo alimentar Resudual (CAR)

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

    (HASS et al., 2011)

  • CH4

    CO2

    Metanognicas

    Protozorio

    H2

    Qualidade

    Alimento

    H2

  • Concentrado como estratgia para mitigao Substituio de CF por CNF (amido)

  • Porcentagem de converso 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 Mdia Qualidade

    Forragem de m qualidade

    % energia bruta perdida na forma de CH4

  • Parmetro Relao 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 relao volumoso:concentrado sobre o consumo de matria

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

    1Efeito linear (P

  • Consumo de alimento, emisso de metano e taxa de crescimento de ovinos da raa

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

    Fonte: adaptado de Hegarty (2001)

    Parmetros Digestibilidade (%)

    55,0 65,0 75,0

    Consumo de matria 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 digestvel (ED) (MJ/d) 11,0 17,0 24,0

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

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

    Emisso 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 emisso de CH4 por Kg/alimento ingerido

    Melhora a eficincia de utilizao da energia

  • Emisso 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

  • ADIO DE LIPDEOS

    Ao dos lipdeos sobre a metanognese

    1. Reduo da matria orgnica fermentvel

    2. AG cadeia mdia reduo atividade das metanognicas

    3. AG poliinsaturados efeito txico sobre celulolticas e

    protozorios

    4. Biohidrogenao captao de hidrognio (1%)

    NVEL DE SUPLEMENTAO FONTE DE LIPDIO FORMA DE FORNECIMENTO TIPO DE DIETA

  • Grfico. Efeito da adio de diferentes fontes de lipdeos sobre a reduo da

    metanognese. Fonte: Beauchemin et al. (2008)

    leo de coco (7%) 63,8% de reduo

    cido mirstico (5%) 58,3% de reduo

    Reduo de 5,6% na produo de metano para

    cada 1% de adio de lipdio

  • USO DE IONFOROS

    Antimicrobianos (actinomicetos)

    Monensina, Lasalocida, Salinomicina e

    Laidomicina propionato

    Substncias capazes de interagir

    passivamente com ons (veculo de

    transporte atravs da membrana celular )

    Rompimento da clula microbiana

    Intracelular

    K+

    pH

    Na+

  • Sensveis (Gram +) Resistentes (Gram -)

    Hidrognio,

    formato, acetato,

    butirato, lactato e

    amnia

    Propionato,

    succinato,

    utilizadoras de

    lactato

    USO DE IONFOROS

    AO SELETIVA

  • Efeito no 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

    Metanognicos

    Protozoa

    Acetognicos

    Alimento

    Aceptores Alternativos de H2 :

    - cidos orgnicos

    - 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

  • CIDOS ORGNICOS

    MALATO e FUMARATO

    Receptores para a formao de succinato

    Reduo da disponibilidade de H2 no rmen

    Respostas in vivo no conclusivas e variveis Elevado custo Viabilidade econmica?

    FORRAGENS = fonte de cidos dicarboxlicos

    Variao: 0,6% a 7,5% da MS OMara (2004)

  • Produo de metano em ovinos suplementados com cido fumrico livre ou encapsulado (Wallace et al. 2006)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    Met

    ano

    (L

    /dia

    )

    Controle c.Fumarico

    c.Fumrico Encapsulado

  • Nitrato como aceptor de eltrons (Leng e Prestom 2010)

    Nitrato nitrito amnia (potente aceptor de eltrons)

    Redues mdia de 23 % de reduo na produo de metano 2-4% de Nitrato de Clcio

  • CMS, produo de leite corrigida (PLC), % de gordura de protena do leite, produo de gordura e protena, e nitrognio urico do leite (NUL), de vacas

    leiteiras alimentadas com uria ou nitrato

  • Marsupiais Hoatzin (Opisthocomus hoazin)

  • Capivara

  • EXTRATOS DE PLANTAS

    TANINOS

    SAPONINAS

    LEOS ESSENCIAIS

    Efeito sobre a

    metanognese

    VARIVEL

    Inibio de protozorios e

    populao metanognica

    Estudos in vivo :

    - Dose ideal dos componentes ativos

    - Presena de resduos 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 accia negra (Acacia mearnsii) sobre a emisso 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 Digestvel, %

    33.0a

    17.4a

    76.9a

    31.8a

    15.1b

    70.9b

    29.8b

    12.8c

    66.0c

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

    Efeitos negativos sobre a produo de leite, consumo e energia

  • Mudana de viso: Balano de C do sistema

  • Manejo e recuperao de pastagens

    Acumulam C no solo (matria orgnica)

    Podem absorver grande parte do CO2 emitido pela

    pecuria

    Prticas adequadas de manejo possibilitam o

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

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

    GRANDE POTENCIAL CONDIES TROPICAIS!

  • Potencial de seqestro de carbono global a partir da melhoria de prticas de manejo

    Dreno de carbono Seqestro potencial

    (Bilhes t C/ano)

    Terras arveis 0,85 0,90

    Biomassa de culturas para

    produo de

    biocombustveis

    0,5 0,8

    Pastagens 1,7

    Florestas 1 - 2

    Fonte: FAO (2006)

  • Potencial de mitigao global at 2030 de acordo com prticas

    de manejo agrcola, mostrando o impacto em cada GEE

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

    Brasil = 101,4 milhes de Ha

    pastagens cultivadas (Censo

    agropec. - IBGE 2006)

    Estima-se que pelo menos 50

    % estejam em algum estdio

    de degradao

    Potencial de mitigao!!!

  • O excesso de pastoreio causa a degradao das pastagens Baixa proteo ao solo favorece a perda de nutrientes e a eroso Em um hectare, a diminuio em 1% da MO nos primeiros 30 cm de solo, implica a emisso de cerca de 166 t de CO2 para a atmosfera!

    Balano de Carbono negativo

  • SISTEMAS INTEGRADOS DE PRODUO (SINERGIA)

    Adota prticas cons...