Álvaro García
La bacteria Butyrivibrio fibrisolvens fue descrita por primera vez en 1956 por H.A. Bryant y I.M. Small en la Universidad Estatal de Washington, y en las décadas de los años setenta y ochenta quedó claro cuál era su papel en la reducción del metano. Los estudios demostraron que el Butyrivibrio captura el hidrógeno para la biohidrogenación, lo que reduce la cantidad disponible para los metanógenos, limitando así la producción de metano. Algunos investigadores como M.J. Allison, de la Universidad de Illinois, fueron fundamentales para comprender este impacto en el metabolismo del metano.
La producción de metano en el rumen depende del hidrógeno que se libera durante la fermentación. Esta bacteria reduce la producción de metano mediante la hidrogenación de ácidos grasos insaturados, como el ácido linoleico, que se convierte en ácido vaccénico, que es un precursor del ácido linoleico conjugado (CLA, por sus siglas en inglés), el cual es beneficioso para la salud humana. Al absorber el hidrógeno, limita la cantidad disponible para las bacterias metanogénicas, lo que evita que produzcan metano. Gracias a esta doble función, el Butyrivibrio se convierte tanto en un valioso aliado del medio ambiente como en un factor que contribuye a la producción de CLA en la leche y la carne de vacuno. Mientras que otros microorganismos (por ejemplo, el Ruminococcus bovis) reducen la producción de metano indirectamente al alterar las vías de fermentación, el Butyrivibrio fibrisolvens elimina directamente el hidrógeno que se usa en la biohidrogenación, haciéndolo especialmente eficaz en la reducción del metano.
Alimentación para fomentar el Butyrivibrio fibrisolvens
Para aumentar la población de Butyrivibrio fibrisolvens en el rumen es necesario optimizar las dietas y las condiciones ambientales. Una alimentación rica en fibra (por ejemplo, con heno o ensilado) puede favorecer su proliferación, pero lo ideal sería utilizar fibra fácilmente fermentable y digerible, como, por ejemplo, plantas forrajeras en sus primeras fases de crecimiento. El ensilado o el forraje de heno de alta calidad, con un contenido elevado de hemicelulosa y celulosa digestible, proporciona el sustrato ideal para que el Butyrivibrio prospere, mientras mantiene la densidad energética necesaria para la producción. Al no utilizar fibra indigestible, se garantiza una mejor fermentación y un tránsito del alimento adecuado, lo que favorece tanto la salud del rumen como la productividad de los animales.
Para mejorar la eficiencia del Butyrivibrio fibrisolvens en la digestión de la fibra, se puede combinar con enzimas vegetales exógenas, como las celulasas. Estas enzimas descomponen las paredes celulares resistentes de las plantas, haciendo que la celulosa sea más accesible durante la fermentación bacteriana. Al añadir celulasas a la dieta, la fibra se ablanda, aumentando la superficie a la que puede acceder el Butyrivibrio. La xilanasa, que descompone el xilano de la hemicelulosa, facilita aún más este proceso. La combinación de xilanasa y celulasa actúa sinérgicamente para maximizar la descomposición de las paredes celulares, aumentando la cantidad de hemicelulosa disponible para la fermentación y la producción de ácidos grasos volátiles (AGV), como el butírico y el acético, esenciales como fuente de energía para los rumiantes. Para aumentar aún más la cantidad de hemicelulosa disponible para la fermentación mediante el Butyrivibrio, lo más efectivo sería combinar la xilanasa y la celulasa. La xilanasa actúa directamente sobre el xilano, un componente clave de la hemicelulosa, descomponiéndolo en azúcares más simples, como la xilosa, lo que disuelve la pared celular de la planta y hace que la hemicelulosa se vuelva más accesible para la fermentación. Por su parte, la celulasa descompone la celulosa, otro elemento estructural de las paredes celulares vegetales. Aunque la celulasa no actúa directamente sobre la hemicelulosa, la descomposición de la estructura celulósica circundante ayuda a liberar más hemicelulosa para su fermentación a través de la xilanasa. En resumen, la combinación de xilanasa y celulasa es altamente eficaz para desintegrar las paredes celulares de las plantas, exponiendo y aumentando la cantidad de hemicelulosa disponible para la fermentación por Butyrivibrio fibrisolvens.
Cómo aumentar la cantidad de Butyrivibrio en el rumen
Uno de los principales retos para aumentar el consumo de fibra es garantizar que la dieta siga teniendo la densidad energética suficiente para satisfacer las demandas de producción. En el caso de los animales de alta producción, como las vacas lecheras, un ligero aumento de la fibra podría reducir la energía total disponible para la producción de leche, provocando una disminución del rendimiento. Para evitarlo, es necesario alimentar a los animales con forrajes digeribles, como gramíneas inmaduras, alfalfa de alta calidad o ensilado de maíz. Estos forrajes tienen un alto contenido de hemicelulosa y celulosa, elementos que el Butyrivibrio puede descomponer eficazmente.
- Al inocular forrajes conservados con enzimas como la celulasa y la xilanasa se aumenta la digestibilidad de la fibra, lo que ayuda al rumen a obtener más energía sin reducir la densidad energética. Se recomienda emplear al menos 170.000 unidades de celulasa y 630.000 unidades de xilanasa.
- Aunque el incremento en el consumo de fibra favorece la proliferación de Butyrivibrio fibrisolvens, un exceso puede ralentizar la fermentación y reducir el consumo de alimento, afectando negativamente a la producción. Para mantener los niveles de energía y la salud del rumen, es necesario equilibrar la fibra con carbohidratos fermentables, como el almidón, o con grasa añadida. Se debe intentar conseguir un pH ruminal neutro (entre 6,0-7,0) mediante una dieta equilibrada con suficiente fibra y el uso de tampones para crear un entorno óptimo para la proliferación de la bacteria.
- La alimentación directa a base de microorganismos junto con Butyrivibrio u otras bacterias degradadoras de fibra, permite que esos microorganismos beneficiosos entren en el rumen. Los productores deben evaluar la relación dosis-respuesta y el retorno de la inversión. Algunos prebióticos, como los oligosacáridos, también pueden favorecer el crecimiento y la actividad de las bacterias Butyrivibrio.
Cómo calcular el progreso de la fermentación ruminal
En las explotaciones lecheras actuales, la eficiencia alimentaria (leche producida por unidad de materia seca consumida) suele oscilar entre 1,6 y 1,8, dependiendo de factores como la genética, la calidad de los alimentos y las prácticas de gestión. Por ejemplo, calculemos el metano producido por una vaca que consume 26 kg de materia seca y produce 41 kg de leche al día.
Las emisiones de metano se calculan mediante la intensidad y el rendimiento del metano. Por intensidad se entiende la cantidad de gramos de metano por litro de leche, que suelen oscilar entre 20 y 30 gramos por litro. El rendimiento del metano calcula la cantidad de metano producido por kilogramo de materia seca consumida, generalmente entre 17 y 25 gramos por kilogramo. El rendimiento total de metano también puede definirse como la emisión diaria por vaca, que, en vacas lecheras de alta producción, suele oscilar entre 400 y 600 gramos.
La producción de metano por litro de leche producida puede estimarse utilizando la siguiente fórmula, que calcula la cantidad de metano en gramos por litro en función de los kilogramos de leche producida y de los kilogramos de materia seca consumida:
En este ejemplo, una vaca que consume 26 kg de materia seca y produce 41 kg de leche generaría la siguiente cantidad de metano por litro:
Establecer un objetivo de emisión de metano de 15 gramos por litro de leche se considera ambicioso pero alcanzable, especialmente en comparación con el rango más común de 20 a 25 gramos por litro. Para lograr esta reducción, es necesario optimizar la calidad de la alimentación, incorporar aditivos que disminuyan la producción de metano y mejorar las prácticas de gestión del ganado. Reducir las emisiones de metano no solo beneficia al medio ambiente al disminuir los gases de efecto invernadero, sino que también mejora la eficiencia de conversión del alimento en producción de leche.
El coste de las emisiones de metano
Partimos de un coste de alimentación hipotético de 6,5€ diarios por vaca. La vaca consume diariamente 25,85 kg de materia seca de ración total mezclada (RTM), que contienen unos 8,79 kg de carbono (según la composición típica de este tipo de ración). Teniendo en cuenta el precio del alimento, el coste por kilogramo de carbono en la RTM es de aproximadamente 0,75 euros. Según la fórmula utilizada previamente, estimamos que la vaca emite 17,3 g de metano por litro de leche, o 692 g de metano en total. Como sabemos que el 75% del peso del metano es carbono, 0,692 x 75 da como resultado unos 0,52 kg de carbono que se pierden por las emisiones de metano. Dado que el coste de cada kilogramo de carbono es de 0,75 euros, el coste del carbono que se pierde por el metano equivale aproximadamente a 0,39 euros al día (0,52 x 0,75). Esta estimación demuestra que el metano supone un gasto considerable, lo que subraya la importancia de adoptar estrategias para su reducción. También proporciona una cifra con la que trabajar para evaluar cualquier producto que se plantee adquirir para reducir el metano.
En resumen, para reducir las emisiones de metano y mejorar la eficiencia de los alimentos, es necesario adoptar un enfoque equilibrado que garantice unas condiciones de fermentación óptimas y una gran cantidad de sustratos fermentables. Esto se puede conseguir utilizando fibra digestible procedente de forrajes de alta calidad y mejorando la disponibilidad de nutrientes en los ensilados mediante aditivos como la celulasa y la xilanasa. Con esta estrategia se optimiza la fermentación, se reduce el metano y se aumenta la productividad. Las emisiones de metano generan una importante pérdida de carbono, el cuál está incluido en el precio del alimento que se ha pagado con anterioridad, por lo que reducir las emisiones no sólo es beneficioso para el medio ambiente, sino que también contribuye directamente a mejorar la eficiencia alimentaria y la rentabilidad de las explotaciones.
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