Técnicas e tecnologias de mitigação de gases na produção animal
João Vitor França Pirola1*; Cristiana Andrighetto2
DOI: https://doi.org/10.35699/2447-6218.2022.40748
Resumo
A utilização de práticas e recursos para diminuir as emissões de gases de efeito estufa na agropecuária é assunto de
grande importância nos dias de hoje, pois, em nível de opinião pública e internacional são mais vistas de forma nega-
tiva, sendo representada como uma ameaça ao meio ambiente e uma das responsáveis pela emissão de gases de efeito
estufa no Brasil. O objetivo deste trabalho é fazer uma revisão de literatura abordando o conhecimento desses fatores
é a importância para que se realize o manejo mais adequado e utilize tecnológicas no campo que possam contribuir
para mitigação de gases. Nesta revisão aborda-se práticas de manejo, como utilização de suplementos múltiplos com
intuito de aumentar a produtividade e redução das emissões de gases pelo aumento da produção de propionato e
aditivos moduladores de fermentação ruminal que além de aumentar a produtividade diminuem a perda de carbono
pela rota de fermentação dos glicídios, contribuindo também para uma atividade sustentável, produtiva e rentável
que são os pilares da sustentabilidade.
Palavras chaves: Suplementos. Pecuária. Sustentabilidade.
Techniques and technologies for mitigation of gases in animal production
Abstract
The use of practices and resources to reduce greenhouse gas emissions in agriculture is a matter of great importance
nowadays, because, at the level of public and international opinion, they are seen more negatively, being represented
as a threat to the environment. environment and one of those responsible for the emission of greenhouse gases in
Brazil. The objective of this work is to review the literature addressing the knowledge of these factors and the impor-
tance of carrying out the most appropriate management and using technologies in the field that can contribute to the
mitigation of gases. This review addresses management practices, such as the use of multiple supplements in order to
increase productivity and reduce gas emissions by increasing the production of propionate and ruminal fermentation
modulating additives that, in addition to increasing productivity, reduce carbon loss by carbohydrate fermentation
route, also contributing to a sustainable, productive and profitable activity that are the pillars of sustainability.
Keywords: Supplements. Livestock. Sustainability.
1
Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho”. São Paulo, SP. Brasil.
https://orcid.org/0000-0002-9630-6279
2Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho”. São Paulo, SP. Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-6543-9696
*Autor para correspondência: joao.pirola@unesp.br
Recebido para publicação em 09 de Agosto de 2022. Aceito para publicação em 25 de
Setembro
de
2022 .
e-
ISSN: 2447-6218 / ISSN: 2447-6218. Atribuição CC BY.
CADERNO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
Agrarian Sciences Journal
2
Pirola, J. V. F. e Andrighetto, C.
Cad. Ciênc. Agrá., v. 14, p. 01–08, DOI: https://doi.org/10.35699/2447-6218.2022.40748
Introdução
O Brasil é um dos maiores produtores de ali-
mentos do mundo, tendo a carne bovina grande fon-
te produtiva, produzindo 7.39 milhões de toneladas e
exportando 1,26 milhões de toneladas (ABIEC, 2022).
Em função dessa alta produtividade é também um dos
países que mais emitem gases de efeito estufa (GEE),
e a agropecuária uma das responsáveis nas emissões,
contribuindo com cerca de 536,1 Mt CO2 equivalente
(SEEG, 2021).
Os principais gases de efeito estufa são o óxido
nitroso (N2O), o metano (CH4) e o dióxido de carbono
(CO2), sendo emitidos naturalmente e por atividades
antropogênicas. Como destacado pelo Painel Brasileiro
de Mudanças Climáticas (PBMC), a agropecuária é res-
ponsável por 20 % das emissões globais (SEEG., 2021). A
emissão destes gases está ligada a condições do ambiente,
tipo de manejo e composição das excretas e o teor de
matéria orgânica (MO) e nitrogênio (N) (Grossi et al.,
2019).
No Brasil, pela extensa área territorial, a cria-
ção de bovinos de corte é predominantemente a pasto,
e nas pastagens o CO2 é emitido pela decomposição da
matéria orgânica do solo, já o CH4 é produzido durante a
fermentação de ácidos graxos de cadeia curta no rúmen
e emitido por eructação pelos animais. O N2O é emitido
nas fezes e urina, podendo ser emitido também pela
adubação nitrogenada.
Em função dessa crescente necessidade de au-
mento da produtividade, é necessário conhecimentos
técnicos e científicos visando minimizar emissões de GEE,
relacionado a produção agropecuária. Dentro dos aspec-
tos agronômicos, algumas técnicas se destacam, como
o correto manejo das pastagens, adubação nitrogenada
(Carvalho et al., 2019), utilização de culturas leguminosas
como adubo verde, isso porque possuem a capacidade
de fixação biológica do nitrogênio (Ribeiro et al., 2016).
Outra alternativa é a prática dos sistemas integrados de
produção agropecuária, que visam acúmulo de carbono no
solo, através da palhada do capim. Quanto aos aspectos
zootécnicos, uso de suplementação proteica ou proteica
energética com aditivos que modulam a fermentação
ruminal, alterando a relação de ácidos graxos voláteis,
diminuindo a perda de carbono na rota de fermentação,
consequentemente diminuindo as perdas de CH4 por
eructação (Moss, 2000).
A manipulação das dietas de bovinos represen-
ta uma oportunidade para reduzir as perdas de N nas
excretas, um exemplo é a utilização de aditivos ou até
mesmo utilização de proteína de menor degradação ru-
minal, isso aumenta o fluxo de proteína para o intestino
o que diminui a emissão de N por eles pois o torna mais
absorvível no intestino do animal.
Devido a relevância econômica e social da pecuá-
ria, as pesquisas têm buscado gerar informações técnicas
e científicas que possam embasar e quantificar mais exato
os reais impactos positivos e negativos dos sistemas pe-
cuários para o meio ambiente e propor alternativas por
meio de manejo e tecnologias que reduzam as emissões
dos gases de efeito estufa.
Desenvolvimento
Gases de efeito estuda (GEE)
Aproximadamente 10 a 15% do CH4 produzido
por bovinos são originados a partir das fezes e o res-
tante por eructação, essa produção via fezes é devido
aos micro-organismos metanogênicos, conhecido como
Archaeas, sendo que estes utilizam o CO2, hidrogênio e
ácidos orgânicos como o formato para produção de CH4.
A produção de CH4 a partir das fezes é menor que o CH4
entérico, pois os dejetos depositados nas pastagens secam
rapidamente devido às condições ambientais (Pedreira e
Primavesi, 2006). Outro fator que influencia na produ-
ção de CH4 e afeta diretamente os micro-organismo, é a
temperatura, onde em condições de 37 a 42ºC favorece
o crescimento dos micro-organismos, já em temperaturas
inferiores a 25ºC, diminui a taxa de crescimento (FNR,
2010).
De acordo com Stocker (2014), afirma que as
excretas de bovino em condições de sistema altamente
produtivo seja em torno de 1kg CH4 cabeça ano. Em
estudos, Cardoso et al. (2017), encontraram valores
de emissão que chegaram a 0,54 kg CH4 cabeça ano, já
Mazzeto et al. (2014), encontraram 0,1 kg CH4 cabeça
ano, divergindo das afirmações. Para a produção de CH4
os micro-organismos no rúmen, tais como bactérias,
protozoários e fungos, hidrolisam o amido proveniente
da dieta e os polissacarídeos da parede celular vegetal,
produzindo açúcares e ácidos graxos de cadeia curta
(AGCC), CO2 e H2, a formação do CH4 no rúmen é feita
pela remoção no H2 e redução do CO2, formando o CH4
(Zotti et al. 2009). Isso é devido que o acetato e butira-
to, produto final da fermentação não são equivales em
quantidade de carbono comparado ao piruvato, produto
que dá origem ao AGCC, ocorrendo perdas de carbono,
liberação de H2, favorecendo a metanogênese, além do
mais a produção de acetato e butirato ocorre na fer-
mentação de carboidratos fibrosos. Diferentemente, a
produção de propionato não ocorre perdas de carbono,
por conta que possui o mesmo número de carbono que
o piruvato.
Oxido nitroso
No Brasil, dados mostra que as emissões de óxido
nitroso (N2O) do setor agropecuário chega a 50,4% do
total emitido (Brasil, 2016). As emissões de óxido nitroso
ocorrem naturalmente no solo, mas também pode ocorrer
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pela utilização de fertilizantes nitrogenados, seja ele orgâ-
nico ou inorgânico (Grossi et al., 2019). De acordo com
a Organização Meteorológica Mundial – WMO (2021), a
agricultura contribui cerca de 70% de todas as emissões
antropogênicas de N2O, a qual aumentou cerca de 30%.
A média global de N2O em 2020 atingiu 33,2ppb, o que
significa um aumento de 1,2 ppb em relação a 2019
(WMO, 2021).
Nas fezes dos bovinos, apenas 3% do N total
é prontamente disponível para absorção das plantas,
o restante é necessário que ocorra o processo de mine-
ralização do N orgânico contido nas fezes, para que só
assim, seja absorvido pelas plantas (Braz et al., 2002). A
desnitrificação é o processo de redução do NO3 para N2O,
e N2, processo que é realizado por bactérias anaeróbias
facultativas. Esse processo representa a principal via de
perda de N do solo para a atmosfera e pode ser afetado
por fatores como umidade, temperatura, pH, teor de
nitrato e porosidade do solo (Moreira e Siqueira, 2006).
O excesso de umidade presente no solo favorece a
produção de N2, isso acontece por conta do preenchimen-
to dos poros do solo por água, beneficiando a formação
de micro-sítios de anaerobiose, devido à dificuldade de
difusão de O2, e quando esse preenchimento dos poros
está entre 35 e 60%, beneficia o processo de nitrificação
(Bastos, 2018).
De acordo com Lessa (2011), as emissões de
N2O oriundos das fezes e urina de bovinos pastagens de
Urochloa brizantha cv. Marandú, em solos de cerrados,
aumentam seu fluxo após a ocorrência de fortes chuvas,
e pode se inferir que as emissões são influenciadas por
essas precipitações atmosféricas.
Outro fator que afeta diretamente as emissões de
N2O é a variação da temperatura. Temperaturas elevadas
aumentam a taxa de respiração do solo e as zonas de
anaerobiose, o que torna um maior volume do solo des-
provido de O2 elevando a taxa de desnitrificação (Smith
et al., 2003).
Estudo de Cardoso (2013) demonstrou que um
animal de 450 kg de peso vivo, em ambientes de clima
tropical, emite por ano 0,879 kg de N-N2O ano-1. Já
outro estudo de Cardoso et al. (2018) quantificaram as
emissões provenientes de fezes e urina de bovinos criados
em pastagem, e registraram que durante a estação seca
os fatores de emissão das fezes e urina dos animais foram
0,32% e 0,47% respectivamente, já no período chuvoso
os fatores de emissão foram 0,36% e 1,02% de fezes e
urina, respectivamente.
Amônia
A amônia é um gás que, do ponto de vista pri-
mário, não é um GEE, entretanto suas transformações ou
desdobramentos podem contribuir para o aquecimento
global, isso devido que a NH3 atua como fonte secundária
de N2O quando retorna na superfície do solo (Hristov et
al., 2013). As maiores volatilizações de NH3 de excretas
ocorrem através da urina (Lee et al., 2012; Lessa, 2014,
Cardoso et al., 2017), essas perdas ocorrem em função da
hidrólise da ureia elevar temporariamente o pH do solo,
o que favorece as perdas por volatilização, chegando a
90% do NH3 emitido (Lee et al., 2012).
Em estudo avaliando o aditivo extrato de tanino
condensado na dieta de bovinos de corte, observou-se que
os animais que receberam suplementação do aditivo redu-
ziram as emissões de NH3, devido ao extrato se complexar
a proteína, não ocorrendo degradação ruminal e com
isso, metabolizado no intestino (Koenig et al., 2018). De
acordo com Zhao (2017) e Yang et al., (2016), os taninos
podem alterar a relação de N excretado via fezes e urina
e atuar sobre micro-organismos, além de apresentarem
potencial para mitigar as emissões de N2O. Os taninos
podem complexar com as frações solúveis da proteína,
diminuindo a degradação ruminal, e consequentemente
aumento na proteína metabolizável, diminuindo as perdas
de N via urina. O complexo tanino-proteína poderá ser
hidrolisado no abomaso, permitindo a digestão da pro-
teína bruta (PB), absorção de aminoácidos no intestino
(Min et al., 2003), e aumento da síntese de proteína
microbiana (Makkar, 2003). Porém, essa hipótese ainda
não foi avaliada em condições tropicais.
Dióxido de carbono
Em sistemas de pastagens o CO2 é emitido por
oxidação da matéria orgânica do solo, perdendo o carbono
estocado. A deposição de dejetos no solo pode alterar
significativamente as condições do solo, proporcionando
deposição de carbono, alterando a população de micro-or-
ganismos, que possibilitando a decomposição de matéria
orgânica, modificando a disponibilidade de nutrientes e,
consequentemente alterando a produção de CO2 (Singh
et al., 2010).
No Brasil, as mudanças do uso do solo, o desma-
tamento e a agropecuária são responsáveis pela maior
parte das emissões, pois as áreas de florestas e ecossis-
temas naturais são grandes reservatórios de carbono,
por capacidade de absorção e estoque de CO2 (Galford,
et al., 2010). O CO2 é o gás que tem maior contribuição
para o aquecimento global, representando mais de 70%
das emissões de GEE, apresentando vida útil de aproxi-
madamente cem anos.
Suplementação animal e uso de aditivos
Uma das estratégias utilizadas para mitigar os
GEE, é o fornecimento de alimentos concentrados para
os animais a pasto, isso, com finalidade de fornecer os
nutrientes e a quantidade suficiente que não são forneci-
dos pelo pasto (Reis et al., 2009). Esse fornecimento de
concentrado para os animais, possibilita o aumento da
produção de propionato, consequentemente a redução da
emissão de CH4, além de melhorar o desempenho destes,
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Pirola, J. V. F. e Andrighetto, C.
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essa estratégia também favorece a capacidade suporte das
pastagens, isso pelos efeitos substitutivos, combinado e
aditivo que ocorre, possibilitando um abate precoce dos
animais, tornando a atividade de melhor rentabilidade.
No ambiente forrageiro, pela sazonalidade de
produção, um dos nutrientes mais importante na produção
de gado a pasto é o nitrogênio, sua utilização de extrema
importância, podendo ser feita pela adubação nitroge-
nado nas pastagens e ou por meio da suplementação via
farelos proteicos aos animais. De acordo com Koscheck et
al. (2020), há situações que os pasto não fornece teores
de proteína bruta necessário para síntese microbiana,
consequentemente comprometendo o desempenho ani-
mal, e há situações que o pasto ultrapassa a quantidade
exigida pela maioria das categorias animais (12%PB),
sendo que nesta situação, a suplementação energética
pode otimizar o ganho de peso dos animais.
Juntamente com a suplementação de concen-
trados para os animais, há os aditivos. A suplementação
animal e uso de aditivos na alimentação de ruminantes
tem efeito positivo no ganho de peso animal e no controle
das emissões dos gases efeito estufa gerados pela agro-
pecuária (Da Silva et al., 2017). Tais condições resultam
em melhor aproveitamento da proteína proveniente da
dieta, ocorrendo máxima síntese de proteína microbiana
no rúmen, resultando em menores excreções via urina
(Makkar, 2003).
Aditivos fitogênicos
Os taninos possuem capacidade de se ligar as pro-
teínas verdadeiras e protegê-las da degradação ruminal,
diminuindo o N amoniacal proporcionado pela degrada-
ção ruminal. Desta forma, tem-se o aumento dos fluxos
de proteína bruta para o intestino, onde a digestão desta
fração do alimento e absorção de aminoácidos ocorre
mais intensamente (Carulla et al., 2005). De acordo com
Waghorn, (2008). têm capacidade de se ligar as proteínas
verdadeiras e protegê-las da degradação ruminal, dimi-
nuindo o N amoniacal proporcionado pela degradação
ruminal. Em comparação com o tanino condensado (TC),
os taninos hidrolisáveis (TH) têm ligações mais fracas
com proteínas, sendo mais facilmente absorvidos no
trato digestivo e consequentemente possuindo potencial
de toxidade maior para os animais (Beauchemin et al.,
2008; Mueller Harvey, 2006), porém agem diretamen-
te na população de micro-organismos metanogênicos
(Jayanegara et al., 2015). Em função desses benefícios
promovidos pelos taninos, consequentemente diminui o
N na urina, em função que ele é mais aproveitado pelo
animal evitando perdas por lixiviação e volatilização na
forma de NH3.
Jayanegara et al. (2012) em um estudo de meta
análise com intuito de verificar o potencial de mitigação
de CH4, avaliaram 30 experimentos, compreendendo
171 tratamentos, onde as doses de tanino variaram de
0 a 250 g kg-1 MS. Foi observado que a mitigação de
CH4 ocorre quando as doses de tanino são maiores que
20 g kg-1 MS. Quanto a toxicidade, valores acima de
50 g kg-1 MS podem causar irritação e descamação da
mucosa intestinal, lesões do fígado e nos rins, úlceras e
até morte (Reed, 1995). Valores acima de 50 g kg-1 MS
de tanino também podem ocasionar diminuições no con-
sumo, no ganho de peso e consequentemente limitações
no aproveitamento dos alimentos (Kahiya et al., 2003;
Athanasiadou et al., 2001).
Francisco et al., (2015) e Morales et al., (2015)
relataram que as propriedades antimicrobianas dos ta-
ninos podem manipular a atividade microbiana ruminal
em direções favoráveis, como por exemplo, retardar a
digestão de proteínas, aumentar a síntese de proteína
microbiana, diminuir produção de CH4 e evitar timpa-
nismo. De acordo com Da Silva et al. (2017), dietas com
taninos promovem maior ganho de peso, quando com-
parado a dietas sem o aditivo. Tais condições resultam
em melhor aproveitamento da proteína proveniente da
dieta, ocorrendo máxima síntese de proteína microbiana
no rúmen (Sliwinski et al., 2002; Makkar, 2003) e redução
na produção de metano entérico por unidade de matéria
seca ingerida (Scalbert, 1991; Woodward et al., 2001).
Monensina Sódica
Dentre os aditivos disponíveis para mitigação das
emissões de GEE, a monensina sódica é um representante
de um grande grupo de antibióticos poliéster ionóforos
(Barragry, 1994), que por definição, são moléculas de
baixo peso molecular capazes de interagir com íons e
cátions (K+, Na+, CaZ+ e MgZ+) servindo assim como
veículo de transporte para estes íons, através da membra-
na celular (Ovchinnikov, 1979). A molécula de monensina
sódica contém seis átomos de oxigênio, e pode assumir
uma conformação cíclica devido a presença de ligações
de hidrogênio na qual os átomos de oxigênio estão no
centro de uma estrutura em forma de anel em que podem
se complexar com cátions adequados e formar a estrutura
cristalina (Lutz et al., 1971).
A monensina tem sido utilizada na alimentação
animal, mais especialmente, como aditivo zootécnico
(Salman et al., 2006). No Brasil, é o aditivo mais utili-
zado nos confinamentos (Millen et al., 2009). O uso dos
antibióticos até 2030 deve atingir nove mil toneladas/
ano, sendo a China utilizando cerca de 30 mil toneladas/
ano, segundo lugar os Estados Unidos, com pouco mais
de 10 mil toneladas/ano. (Raposo, 2018).
O aumento no uso de monensina está associado
aos benefícios de melhorar a eficiência do metabolismo
energético, modificando a dinâmica da fermentação ru-
minal, inibindo seletivamente o crescimento de bactérias
gram-positivas, que produzem amônia, acetato, lactato
e hidrogênio no rúmen (Haney et al., 1967). De acordo
com Russel e Strobel, (1989) o efeito dos aditivos sobre
os micro-organismos de membrana simples, é que ini-
cialmente a concentração de K+ no meio intracelular é
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superior a extracelular. Dessa forma, quando a monensina
liga-se à membrana celular ocorre uma rápida saída de
K+ e entrada de H+ na célula devido a mudança no
gradiente iônico externo. Como no rúmen, há dois tipos
de bactérias, sendo as gram negativas caracterizada pela
dupla membrana celular, a monensina sódica não possui
ação sobre esta bactéria, controlando apenas as gram
positivas. Desse modo, a monensina sódica no rúmen
modifica a produção de ácidos graxos de cadeia curta,
ocorrendo diminuição da proporção molar dos ácidos
acético e butírico (McGuffey et al., 2001), com conse-
quente redução de produção dos gases metano (CH
4
) e
carbônico (CO
2
) (Bagg, 1997).
O acetato e butirato são os produtos mais oxida-
dos, quanto mais acetato e butirato produzidos, maiores
serão os gastos de energia com liberação de H2, conse-
quentemente maior produção de metano, pois o H2 é
liberado, logo em seguida é capturado pelas bactérias
metanogênicas e convertido em metano (Arcuri et al.,
2006).
As respostas positivas dos bovinos à suplemen-
tação de monensina na dieta são bem documentadas
e os resultados de pesquisa indicam melhoria na con-
versão alimentar, eficiência alimentar, particularmente
em dietas ricas em grãos e reduz a produção de ácido
lático, aumentando a proporção molar de propionato e
retenção de nitrogênio (Goodrich et al., 1984). O uso de
monensina aumenta a produção de propionato e dimi-
nui a produção de metano, o que aumenta a absorção
de energia pelo rúmen. Além disso, como o propionato
é gluconeogênico, a maior produção desse ácido graxo
de cadeia curta pode aumentar a deposição de gordura
intramuscular, que utiliza uma alta proporção de glicose
para a síntese de ácidos graxos, em comparação com o
tecido adiposo subcutâneo (Gilbert et al., 2003).
Virginiamicina
A VM, é antibiótico pertencente à classe das
estreptograminas, produzidas por uma cepa mutante
de Streptomyces virginiae (Desomer; Van Dijck; 1995).
Ou seja, mistura mineral de dois componentes químicos
distintos, denominados fator M e fator S, que combina-
das na proporção aproximada de 4:1 (M:S), promovem
melhora na atividade antimicrobiana (Champney; Tober,
2000). A VM atinge o local de ação facilmente em bac-
térias gram-positivas, passando pela célula enquanto as
gram-negativas são menos susceptíveis ao antimicrobiano
(Cocito, 1979).
Esse efeito antimicrobiano nas bactérias gram-
-positivas, melhora a fermentação ruminal, modulando a
fermentação ruminal e diminuindo também as emissões
de CH4, pelo aumento na produção de propionato. Em
alguns casos, pequenas concentrações de VM entram em
contato com a parede celular das bactérias por curtos
períodos e mesmo após a retirada do agente antibacte-
riano, seu crescimento é inibido, este efeito é conhecido
por bacteriopausa. Então este antibiótico inibe a síntese
proteica da célula bacteriana nos ribossomos, pois inibe
a formação dos enlaces peptídicos (Cocito, 1979). A
utilização da VM como aditivo alimentar proporciona
redução na ingestão de matéria seca, melhoria na efi-
ciência alimentar, reduz a taxa de degradação proteica,
aumenta a síntese do propionato e diminui a do acetato
e butirato, aumentam o pH ruminal, também inibem
o crescimento das bactérias produtoras de ácido lático
(Ballarini et al., 1986).
Conclusão
Diante do relato e afirmando que os pilares da
sustentabilidade são produtividade, rentabilidade e me-
nor impacto ambiental, a diminuição dos gases de efeito
estufa na pecuária se dá através de práticas produtivas,
como a utilização de aditivos que possuem capacidade de
modular a fermentação dos glicídios e consequentemente
aumentam a produção de propionato, diminuindo a per-
da de carbono pela rota de fermentação. Essas práticas
além de produtivas, sustentáveis se mostram rentáveis.
Pesquisas de campo na área se fazem necessárias para
quantificar essas diminuições e sua eficiência prática.
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