Limpiar los eructos de las vacas para combatir el calentamiento global

En la urgente búsqueda de un sistema alimentario mundial más sostenible, la ganadería es una bendición mixta. Por un lado, al convertir las plantas fibrosas que la gente no puede comer en carne y leche ricas en proteínas, los animales de pastoreo como las vacas y las ovejas son una importante fuente de alimento humano. Y para muchos de los más pobres del mundo, criar una o dos vacas —o unas cuantas ovejas o cabras— puede ser una fuente de riqueza.

Pero esos beneficios tienen un inmenso costo ambiental. Un estudio de 2013 demostró que, a escala mundial, el ganado es responsable del 14,5 % de las emisiones de gases de efecto invernadero, más que todos los automóviles y camiones del mundo juntos. Y alrededor del 40 % del potencial de calentamiento global del ganado se produce en forma de metano, un potente gas de efecto invernadero que se forma al digerir su dieta fibrosa.

Este dilema está impulsando un intenso esfuerzo de investigación para reducir las emisiones de metano de los animales de pastoreo. Los métodos existentes, como la mejora de las prácticas ganaderas y el desarrollo reciente de aditivos para piensos, pueden ayudar, pero no a la escala necesaria para tener un impacto global significativo. Por ello, los científicos están investigando otras posibles soluciones, como la cría de ganado de baja producción de metano y la modificación de los microbios que producen el metano en los estómagos de los animales de pastoreo. Aunque es necesario investigar mucho más antes de que estos enfoques lleguen a buen puerto, podrían ser relativamente fáciles de aplicar de forma generalizada y acabar teniendo un impacto considerable.

La buena noticia —y una razón importante para dar prioridad al esfuerzo— es que el metano es un gas de efecto invernadero de vida relativamente corta. Mientras que el dióxido de carbono emitido hoy permanecerá en la atmósfera durante más de un siglo, el metano de hoy desaparecerá en poco más de una década. Por tanto, si se combaten ahora las emisiones de metano, se pueden reducir los niveles de gases de efecto invernadero y contribuir así a frenar el cambio climático de forma casi inmediata.

“Reducir el metano en los próximos 20 años es casi lo único que tenemos para mantener a raya el calentamiento global”, afirma Claudia Arndt, nutricionista especializada en productos lácteos que trabaja en emisiones de metano en el Instituto Internacional de Investigación Ganadera de Nairobi, Kenia.

El dilema del metano

El gran reto de reducir el metano es que el gas es un subproducto natural de lo que hace que los animales de pastoreo tengan un valor único: su asociación con una serie de microbios. Estos microbios viven en el rumen, el mayor de los cuatro estómagos de los animales, donde descomponen los alimentos fibrosos en moléculas más pequeñas que los animales pueden absorber para nutrirse. En el proceso, generan grandes cantidades de gas hidrógeno, que es convertido en metano por otro grupo de microbios llamados metanógenos.

La mayor parte de este metano, a menudo denominado metano entérico, es eructada o exhalada por los animales a la atmósfera; por ejemplo, solo una vaca eructa alrededor de 220 libras de gas metano al año. (Contrariamente a la creencia popular, se expulsa muy poco metano en forma de flatulencias. Las pilas de estiércol que se acumulan en los cebaderos y establos lecheros son responsables de alrededor de una cuarta parte del metano de la ganadería estadounidense, pero airear las pilas o capturar el metano para producir biogás puede evitar esas emisiones; los pedos aislados de los animales de pasto generan poco metano).

El metano entérico es difícil de capturar y frenar, en gran parte porque los animales de pastoreo se mueven mientras lo producen. La forma más obvia de abordarlo es asegurarse de que el ganado esté lo más sano y productivo posible mediante medidas como la vacunación contra enfermedades, la prevención de parásitos y la provisión de alimentos nutritivos en abundancia, medidas que son especialmente importantes en las regiones más pobres. Eso no reduce la producción de metano de un animal, pero sí significa que emiten menos metano por kilo de carne o galón de leche, una medida llamada intensidad de las emisiones.

El problema de este planteamiento, señala Arndt, es que reducir la intensidad de las emisiones no contribuye en nada a reducir la cantidad absoluta de metano en la atmósfera, a menos que los agricultores compensen el aumento de la producción reduciendo el tamaño de sus rebaños, en lugar de aumentar su producción total.

Los investigadores aún no disponen de datos suficientes para saber en qué medida mejoras de la productividad como estas podrían reducir la intensidad de las emisiones a escala mundial. Sin embargo, los pocos estudios que se han realizado —la mayoría sobre animales lecheros— sugieren que las reducciones podrían rondar entre el 10 y el 15 % o más, según una revisión de 2022 en PNAS realizada por Arndt y sus colegas.

Mejorar la productividad es importante, pero solo es un primer paso, dice Hayden Montgomery, director del programa de agricultura del Global Methane Hub, una colaboración filantrópica que coordina y financia la investigación para mitigar el metano. “No basta por sí solo para alcanzar los niveles de reducción que queremos, pero sin duda es el punto de partida adecuado”.

La única estrategia para reducir la producción total de metano que existe en la actualidad es un aditivo sintético para piensos. Este aditivo, llamado 3-nitrooxipropanol (3-NOP), absorbe parte del hidrógeno producido en el rumen antes de que los metanógenos puedan utilizarlo. Ha sido aprobado en algunos países, entre ellos recientemente Estados Unidos y Canadá, y se ha demostrado que reduce las emisiones de metano en más de un 30 %.

Diego Morgavi, zootecnista del Instituto Nacional de Investigación Agraria, Alimentaria y Medioambiental de Francia, coautor de una revisión de las formas de mitigar el metano entérico en el Annual Review of Animal Biosciences de 2024, afirma que se están investigando otros posibles aditivos para piensos. Las algas rojas, por ejemplo, producen una molécula llamada bromoformo que bloquea el último paso en la producción de metano y, por tanto, puede reducir las emisiones hasta en un 90 %. Pero es tóxico, y no está claro si tales alteraciones de la microbiología del rumen son seguras a largo plazo.

En cualquier caso, estos aditivos pueden no ser prácticos para muchos agricultores, ya que aumentan los costos sin un claro impulso de la productividad. “¿Quién va a pagarlo?”, se pregunta Arndt. Además, el ganado necesita comerlos todos los días, algo imposible desde el punto de vista logístico para la mayoría de los rumiantes del mundo, que pastan libremente en los prados. “Ese es el gran problema: no hay forma de controlar las emisiones de los animales que pastan”, afirma Kristen Johnson, zootecnista de la Universidad Estatal de Washington.

Criar animales que emiten menos metano

En el caso del ganado que pastorea libremente, otra opción prometedora es criar animales que emitan menos metano. En el caso del ganado ovino o bovino, animales del mismo tamaño y con una dieta idéntica pueden tener emisiones de metano que varían hasta en un 30 % o 40 %. “Es mucha diversidad con la que jugar”, dice Montgomery. El rasgo parece ser tan heredable como muchos otros que los ganaderos seleccionan habitualmente, y los ganaderos ya han empezado a incorporar la producción de metano a sus criterios de selección para el ganado lechero canadiense, el ganado vacuno irlandés y las ovejas neozelandesas.

Medir el impacto de estos programas de cría en la producción de metano es difícil en animales criados en libertad, pero los investigadores de la Universidad Estatal de Colorado están trabajando en una solución, utilizando una cámara autónoma de captura de eructos que puede colocarse en un pasto. Cada vez que una vaca se acerca a la unidad, una marca electrónica en la oreja la identifica. Si los investigadores quieren medir el metano de ese animal, suena una campanilla y la unidad dispensa una golosina en la cámara. Cuando la vaca mete la cabeza y mastica su recompensa, un ventilador extrae aire de la cámara y la unidad mide la cantidad de metano que expulsa la vaca.

Otras investigaciones exploran formas más sencillas de medir la producción de metano de un animal. Por ejemplo, sería posible extrapolar la producción de metano a largo plazo de un animal a partir de una única medición puntual, o mediante un perfil genético de los microbios del rumen o de la boca. Incluso se ha sugerido que la composición química de la leche de una vaca lechera podría indicar su producción de metano. La combinación de varias mediciones de este tipo podría dar lugar a datos mucho más fiables, afirma Montgomery. “Eso cambiaría las reglas del juego”.

Montgomery espera que el ganado criado para emitir menos metano se haya generalizado en una década, al menos en los países con programas sólidos de cría de ganado. La ventaja de estos programas de cría, en comparación con los aditivos para piensos, es que las reducciones de emisiones que consiguen son permanentes y hereditarias, y no requieren ningún esfuerzo ni costo adicional por parte de los ganaderos o pastores.

Modificar microbios

La manipulación del microbioma bovino también podría aportar nuevas formas de reducir las emisiones de metano. Un análisis de 750 vacas lecheras danesas sugiere que, además de la genética del animal, la mezcla de microbios en su rumen también tiene un efecto independiente en la cantidad de metano que produce una vaca.

Una opción prometedora es cambiar el equilibrio hacia especies microbianas que utilicen el hidrógeno del rumen para producir otras moléculas como acetato, propionato y ácidos grasos, que, a diferencia del metano, pueden ser utilizadas como fuentes de energía por el herbívoro, dice Leluo Guan, investigadora del microbioma animal de la Universidad de Columbia Británica. Guan forma parte ahora de un equipo que estudia el destino del hidrógeno en el rumen, rastreando cuánto se convierte en metano y cuánto en estas moléculas más beneficiosas. Comparando los animales que emiten mucho metano con los que emiten poco, esperan encontrar formas de modificar el equilibrio del hidrógeno y reducir el metano.

“Básicamente, hay que tomar el hidrógeno y ponerlo en otro lugar de manera eficiente”, dice Matthias Hess, microbiólogo de la Universidad de California en Davis. Trabajando con rúmenes artificiales —cámaras selladas en el laboratorio—, Hess pretende que esto sea más preciso utilizando la tecnología de edición genética CRISPR para alterar los microbios del rumen de forma que reduzcan la producción de metano. Espera obtener resultados útiles en el laboratorio en dos o tres años, y tener microbiota modificada lista para trasplantarla a rúmenes de animales en un plazo de cinco a siete años. Lo que aprenda en su investigación sobre el rumen artificial debería aplicarse también a otros entornos emisores de metano, como las lagunas de aguas residuales y las pilas de estiércol, afirma.

Sin embargo, aunque Guan, Hess y otros consigan crear una mezcla de microbios menos metanogénica, no está claro si será posible implantarla en animales reales. Los microbiomas de los rumiantes son notoriamente resistentes al cambio: cuando los investigadores erradican los microbios existentes y los sustituyen por otros nuevos, el microbioma suele volver rápidamente a su estado anterior.

Actuar en una fase temprana de la vida del animal podría dar mejores resultados. Morgavi y sus colegas trataron a nueve terneros recién nacidos con el aditivo 3-NOP durante las primeras 14 semanas de vida. Como el 3-NOP priva a los metanógenos de hidrógeno, los pone en desventaja en el ecosistema del rumen durante este periodo crucial en el que los microbios están colonizando el rumen.

Efectivamente, las comunidades microbianas de los terneros tratados eran distintas de las de los ocho terneros de control no tratados y, lo que es más importante, esta diferencia se mantuvo durante las 60 semanas que duró el experimento, según informaron los investigadores en 2021 en Scientific Reports. Esto sugiere que podría haber una ventana crítica durante la cual los ganaderos podrían moldear la biota del rumen para toda la vida del animal, afirma Morgavi, quien añade que el estudio aún debe ser validado por otros grupos y en otras condiciones.

Inyecciones reductoras de metano

Otra forma de alejar a la comunidad microbiana del rumen de la metanogénesis podría ser vacunar al ganado contra los microbios metanogénicos. Los investigadores esperan que una vacuna de este tipo prepare al sistema inmunitario del animal para producir anticuerpos que se unan a los metanógenos del rumen y los inactiven. Como la vacunación ya es bien aceptada por los ganaderos y los animales solo necesitarían refuerzos ocasionales, podría ser una solución más práctica que los suplementos alimenticios diarios.

Un equipo dirigido por el inmunólogo Neil Wedlock, de AgResearch, un instituto de investigación propiedad del gobierno neozelandés, lleva casi dos décadas trabajando para desarrollar una vacuna de este tipo en ovejas. Hasta ahora, el equipo ha demostrado que las ovejas vacunadas producen muchos anticuerpos contra los metanógenos en la saliva —suficientes para inactivar todos los metanógenos del rumen—. También han demostrado que esto reduce la producción de metano en cultivos en tubos de ensayo. Si la vacuna funciona, el equipo espera que pueda reducir las emisiones de metano en un 30 %, afirma Janssen. Hasta ahora, sin embargo, no se han conseguido reducciones consistentes en las emisiones de metano de animales vivos.

Ante la urgente necesidad de reducir el metano para contener el cambio climático y la escasa voluntad política de reducir el consumo de carne de vacuno y leche, el control del metano entérico puede ser una de nuestras mejores esperanzas para alcanzar objetivos climáticos cruciales, afirma Montgomery. Sin embargo, las prometedoras investigaciones actuales tardarán en convertirse en tecnologías aplicables.

“Siendo realistas, no espero que vayamos a tener una reducción del 30 % del metano del ganado para 2030”, dice Montgomery. “¿Pero podríamos imaginar una reducción del 50 % para 2050? Sin duda, y quizá más”.

Artículo traducido por Debbie Ponchner