Estrategias nutricionales para g pminimizar el impacto ambiental de la producción animal

Javier Martín-Tereso yProject Manager, Nutreco Ruminant Research Centrej g ,

Ellen HambrechtRisk Analysis and Issue Manager, Nutreco Quality Affairs

Nutreco Research and Development, Boxmeer, Países Bajos

1

Contenidos

Introducción

Sostenibilidad

Impacto ambiental

• Eficiencia como estrategia

Eficiencia energética

Eficiencia proteica

Eficiencia mineral

Fósforo

Zn, Cu y metales pesados

Conclusiones

Evolución de la producción de alimentos

1945-1960: Garantía alimentaria (food security)

Porcentaje de ingresos dedicados a la alimentación

1945 1960: Garantía alimentaria (food security)

Eliminación de la pobreza Africa, Korea Norte

>40-65%

1960-1980: Racionalización y modernización China,India

>20-40%

1980-2000: Consciencia productivaMedio ambiente, bienestar animal, eliminación de antibioticos

Europe del Este

>20-40%

2000-2010: Seguridad alimentaria y calidad final del producto America N, final del producto

2010: Sostenibilidad y tecnología

Europe Occ., Japon, Australia

10-20%

2010: Sostenibilidad y tecnologíaSource: OECD – FAO 2008

Evolución de la población mundial

Etima para el 2050

Espectacular aumento de la poblaciónespecialmente desde la 2a guerra mundial 9.000.000.000

Población actual6.6 mil millones

Etima para el 20509.2 mil millones

6.000.000.000

7.000.000.000

8.000.000.000

ón

3 000 000 000

4.000.000.000

5.000.000.000

Pobl

ació La mitad de la humanidad vive en la actualidad

0

1.000.000.000

2.000.000.000

3.000.000.000P

0

año

Consumo mundial de carne

¡Se espera que llegue a 465x106 Ton en el 2050!Fuente FAO

Global meat consumption overview 1994–2014Retailweight

CAGR (%)

750250

n

Progresión y perspectivas del consumo mundial de carne 1994-2014

Fuente FAO

Asia 2 7

weight (mln T)

200106

Ton

Asia 2.7

150

North America 1.6

Europe 0.6

50

100

Australia-NZ 1.1Africa 3.0South America 3.2

0

50

Source: OECD

1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

Impacto ambiental – Recursos – Sostenibilidad

RECURSOS IMPACTO

LECHENutrientesEnergía

LECHEAcapara nutrientesAcapara energíaRecursos = impacto = costes

VARIABLES

VACANecesidades de

VACAExcreciones

VARIABLES

Necesidades de mantenimientoIneficiencia de transformaciónAgua aire espacio

Excreciones basalesProduce subproductosTransformación delAgua, aire, espacio

GRANJA

Transformación del medio

GRANJAD f t ió

Recursos = impacto = costesFIJOS

Superficie útilIrradiación solar Recursos hídricos

DeforestaciónTransformaciónPolución de suelos y agua

Recursos = impacto = costesFIJOS

Sostenibilidad – Rentabilidad - Eficiencia

Asumiendo un crecimiento de…PoblaciónPoblaciónPoder adquisitivoEs inevitable un aumento de la producciónp

Única vía hacia la sostenibilidadReducción de uso de recursos fijosReducción de uso de recursos fijos• Menos animales y espacio• INTENSIFICACION

Reciclado de subproductos• Integración con la producción vegetal• Integración con la producción vegetal• Nuevas tecnologías• TECNIFICACION - INNOVACIÓN

Contribución de la producción animal a los gases de efecto invernadero (FAO 2006)g ( )

Casi el 18% del total de emisiones está relacionada con la p od cción de alimentosproducción de alimentos

30% del las cuales asociada a sistemas intensivos30% del las cuales asociada a sistemas intensivos (5.3% del total)

DEL TOTAL DE EMISIONESDEL TOTAL DE EMISIONES...38% es CO2 (89% calculado como resultado de la deforestación)

30% es CH4 (*) (82% de fermentaciones entericas)

31% es N2O (*) (>80% relacionadas con el estiercol)3 % es 2O ( ) ( 80% a o adas o s o )

(*) en equivalentes CO2

Fuente: Livestock’s long shadow (FAO, 2006)

Opciones de mitigación (FAO 2006)

Reducción de la deforestación

Manejo de suelos y praderas

Reducción de CH4 producido en fermentaciones entéricas a través de mejorar la eficiencia nutricional

Reducción de N2O y CH4 a través de reducción, predigestión y aplicación de estiércolesy aplicación de estiércoles

Mejora nutricionalProducción de biogas

Maximizar la eficiencia proteica

Fuente: Livestock’s long shadow (FAO, 2006)

Acción nutricional: Valoración de emisiones de materias primas

Emisión de gases (CO2 eq /ton)Emisión de gases (CO2 eq./ton)

1400 Transporte

1000

1200

eq.

Procesado

Cultivo

600

800

kg C

O2

200

400

0Trigo Maíz Gluten feed meal Aceite de palma

(crudo)Soy bean meal Pulpa de

remolacha

Integración de intereses

Este reto requiere innovación

Kempen System – Sostenibilidad social

Eficiencia energética

14

Racionamiento mecanísticoNutreco Ration Calculation Concept

Alimento Rumen Intestino Ubre Nutriente

p

ProteínaProteína Micr. NH3

Proteína AminogénicaAmino ácidos

Almidón

3

PropiónicoLactosa GlucogénicaGlucosa

(hígado)

Pectina Hac/Hpr

(hígado)

Fructosanos HBu/HPrAzúcares

Celulosa

H i l l

HAc

HBu/HPr

HAGrasa Cetogénica

Hemicelulosa

Lignina

Grasa

HAc

‘Estructura’

Grasa

Validación experimental

Dieta cetogénica Dieta glucogénicaDieta cetogénica Dieta glucogénica

Glucosa (g/día) 2791 2918

Grasa (g/día) 3181 3120

Prot. Dig. Int. (g/día) 2023 2034

Energía neta (VEM/día) 22470 22340

Ingesta MS 22.8 22.8

Leche (kg) 31.1 32.0Leche (kg) 31.1 32.0

Grasa (%) 4.48 4.30

Proteína (%) 3.56a 3.70b

Fuente: Nutreco Ruminant Reseach Centre

Integración en forma de software

Valoración NIR de degradabilidad de forrajes

300 250y = 1.0156x + 58.266

R2 = 0.4787

200

250

300y = 0.9704x + 4.2093

R2 = 0.9789200

250

NZ

100

150

PKS

oud

100

150

PKS

NIR

S->N

0

50

0 50 100 150 200 2500

50

0 50 100 150 200 2500 50 100 150 200 250PKS werkelijk

0 50 100 150 200 250PKS werkelijk

La estima de carbohidratos de rápidamente fermentables mejora claramente con lamejora claramente con la

calibración NIR

Técnicas de monitoreo – Valoración de heces

Eficiencia proteica

20

Eficiencia proteica de la producción de leche

Nitrógeno no proteicono proteico

Nitrógeno no proteicoo p ote co

Efecto del nivel de proteína bruta en la eficiencia proteica y productividadp y p

Incremento de leche de 0.30 a 0.45 litros por % PB en la dieta

Eficiencia N baja ~1.5% por % PB en la dieta

Bach et al., 2006

Sincronía ruminal y eficiencia N

Ventajas teóricasí b

Urea reciclada a rumen

Maximizar proteína microbianaOptimizar fermentaciónMinimizar perdidas Np

En la prácticaDifí il d lid

Urea excretada a leche y orinaDifícil de validarIgnora reciclado

ObjetivoMinimizar N en leche y orinaMinimizar toxicidad NH3Minimizar toxicidad NH3Minimizar coste energético de urea

Reynolds and Kristensen., 2008

Proteína de pescado

Press release October 2008:

“Skretting fed salmon yield more fish protein than they consume”more fish protein than they consume

140

100

120

60

80

% Feed sales %Fishmeal volume

0

20

40

2004 2005 2006 2007

Eficiencia mineral

25

Minlink para minimizar excesos

Evaluación de correctoresRespecto al escenario productivo

AnimalRaciónRación

¿Cómo opera Minlink?

Estima detalladadel balance en el

escenario productivo

¿Cómo evalúa Minlink el perfil de los correctores?

Minlink calcula el mínimo aporte

necesario para cubrir necesidadesnecesario para cubrir necesidades

Minlink evalúa por mínimos cuadrados

como encajan los perfiles netos decomo encajan los perfiles netos de

nutrientes

Minlink sugiere que corrector es el másMinlink sugiere que corrector es el más

ADECUADO para cada situación y

apunta a potenciales mejoras de la

fórmula

P fil d b l t ióPerfil de sobre suplementación

ADECUADODefinido como aquel corrector que incurreDefinido como aquel corrector que incurre

en menos excesos innecesarios

¿Qué pasa con el fósforo?

Aprox. 30% de los costes de suplementación mineral

Espectacular incremento de precios en 2008

Recomendaciones de P para vacuno de leche

NIVELES BASALES

Nutreco RRC 2002

Fósforo y fertilidad en 1941

Palmer, L. S., T. W. Gullickson, W. L. Boyd, C. P. Fitch, and J. W. Nelson. 1941. The effect of rations deficient in phosphorus and protein on ovulation, estrous, and reproduction of dairy heifers. J. Dairy Sci. 24:199–210

Fósforo y fertilidad en la realidad

(0.37 vs 0.57%/DM)

Lopez, H., Kanitz, F. D., Moreira, V. R., Satter, L. D., Wiltbank, M. C.Reproductive Performance of Dairy Cows Fed Two Concentrations of PhosphorusJ. Dairy Sci. 2004 87: 146-157

Degradabilidad ruminal de los fitatos en detalle

J. Martín-Tereso, A. Gonzalez, H. Van Laar, C. Burbano, M. M. Pedrosa, K. Mulder, L. A. den Hartog, M. W. A. Verstegen 2008 In situ ruminal degradation of phytic acid in formaldehyde treated rice brans.

Sistema MINAS Holandés (1998-2006)

Exceso no tasable dependiente del tipo de sueloExceso por encima de esa cantidad

2.30€/kg N/ha 20 60€/kg P/ha20.60€/kg P/ha

Oenema 2004

RIVM, 2002:C2LecheEstiercol

PiensosF tili t RIVM, 2002:C2Estiercol

CosechasFertilizantes

Para una granja de 240 cerdas podría representar 5000€ anuales ypodría representar 5000€ anuales y para una de 2000 cerdos 19500€

PraktijkRapport Varkens 2002/5

Metales pesados

Concentración en suelos depende de factores edáficos

También depende de las densidades ganaderas

Hay zonas donde se estima una perdida de fertilidad en un

www.milieuennatuurcompendium.nl

plazo de cientos de años

Origen de los metales en suelos agrícolas holandeses

El gran aporte es agrícola

Hay más tolerancia con los estiércoles que con otros tipos de residuos

Hasta que punto podemos reducir estos aportes?

Límites legales de Zn y Cu en la EU

Reducción en 2003 Zn Cu

Exclusión del uso promotor del crecimiento excepto en lechones

Cerdos 150 170

Cuestionados en la actualidad

Cerdos finalización

150 25

Cerdas 150 25Cuestionados en la actualidad

S l lí it l

Cerdas 150 25

Aves 150 25

Se explora poner límites a los estiércoles en vez de la los alimentos

Vacas leche 150 35

V b 150 35Vacuno cebo 150 35

Ovejas 150 15

Efecto de los antagonistas sobre las necesidades de Zng

Zn en dieta (ppm) para un ratio Ca x Phytate / Zn molar de 3.5 mol/kg

Fitato en la dieta (%)

Calcio en dieta (%)

0.60 0.80 1.00 1.20

0.5 21* 28* 35* 42*

0.9 38* 50 63 76

1.3 55 73 91 109

1.7 71 95 119 143

2.1 88 118 147 176**

* Por debajo de recomendaciones del NRC e INRA para aviculturaPor debajo de recomendaciones del NRC e INRA para avicultura** Por encima del límite legal de la EU(150ppm)

Balance mineral y desempeño animal

Balance Óptimo

empe

ño

homeóstasis

MuerteDes

e

Muerte Buen desempeño

AporteSubóptimo

Toxicidad Subclínica

Balance de elemento traza(Necesidad Neta – aporte disponible)

Javier Martín-Tereso (Nutreco RRC)

Regulación: Efecto sobre la absorción

Response to Zn Sulfate supplementation

200

Response to Zn Sulfate supplementation

175 500

600

40

45Slope = 0.2

150

Bon

e Zn

300

400

ne Z

n

30

35

thio

nein

Bone ZnM l MT

Slope = 0.7

125

B

200

300

Bon

25

30

Met

alloMucosal MT

Liver MT

Slope = 3.3

100

20 40 60 80 100

Dietary Zn0

100

59 259 459 65915

20

y

Cao et al. Journal of Animal Science 2000Cao et al. Journal of Animal Science 2000Wedekind et al. Journal of animal Science 1992Wedekind et al. Journal of animal Science 1992

Dietary Zn

Efecto de la quelación sobre la regulación de la absorción

2 veces más 2 veces menos (1 0 0 5)

REGULACION POSITIVA REGULACION NEGATIVA

210

230 (3.3 vs 6.7) (1.0 vs 0.5)

170

190

a Zn

μg

150

Tibi

a

ZnSO4

Zn orgánico

Necesidades satisfechas

110

130

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

basalZn suplementario

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Zn ingesta

Wedekind et al. Journal of animal Science 1992

Substitución de la seguridad cuantitativa por cualitativa

Balance óptimom

ance homeostasis

Perf

orm

Muerte Muertebuen

desempeñoAporte

subóptimoToxicidadsubclínica

bilit

y

Aporte basalde la ración

Prob

ab

Ración basalcon premix

Ración basalcon premix con

Minerales quelados mejorregulación negativa

mejorregulación positiva

Javier Martín-Tereso (Nutreco RRC)Balance de elemento traza

(necesidad neta – aporte disponible)

Conclusiones

La producción sostenibleMínimos recursos por unidad de producto generadoMínimos recursos por unidad de producto generadoUso de recursos regenerables

El impacto ambiental nunca es ceroEl impacto ambiental nunca es ceroPero puede ser mínimo por unidad de productoImpacto mínimo es función de la producción/población a alimentar

La eficiencia es el modo de enfrentarse al retoTecnologíaI t ió d i t i l t lIntegración de sistemas animal y vegetalInnovación

L l d é it i t i tLa clave de éxito es integrar interesesConectar eficiencia con beneficio económicoConectar recursos e impacto a los costes