L'Informatore Agrario - Fieragricola 2012 - Ridurre l'impatto ambientale e i costi di produzione aumentando l'efficenza d'uso delle risorse - nutrizione e gestione - Antonello Cannas

1. Ridurre l'impatto ambientale
e i costi di produzione
aumentando
l'efficienza d'uso delle risorse:
aspetti nutrizionali e gestionali
Antonello Cannas Università di Sassari
Luca Battaglini, Università di Torino
Luisa Biondi, Università di Catania
Marcello Mele, Università di Pisa
Enrico Sturaro, Università di Padova

2. 1. Basi biologiche della produzione di gas serra
– Gas serra e C footprint
– Gas serra da fermentazioni ruminali ed enteriche
– Gas serra derivanti dalle deiezioni animali
2. Alimentazione e produzione di gas serra
– Composizione della razione
– Ingestione
– Additivi
3. Principali effetti tecniche di allevamento
– Effetto livello produttivo
– Specie
– Tecniche di allevamento ed efficienza gestionale
– Sistemi produttivi alpini o di alta montagna
4. Conclusioni

3.  nell’utimo secolo forte aumento concentrazione dei gas
ad effetto serra, che riflettono calore verso la terra  ⇑
delle temperature
 aumento causato dall’uomo o da eventi astronomici?

4. Carbon footprint (impronta del carbonio): quantità di
gas serra (come CO2 eq) per un certo prodotto od attività
Unità di misura in zootecnia:
kg di CO2 eq. per animale per giorno o anno
kg di CO2 eq./kg di latte o carne
kg di CO eq./kg di SS ingerita
 L’effetto serra è diverso per i diversi gas coinvolti
 Gli effetti delle emissioni si uniformano con la “CO2
equivalente” (IPCC 2007):
Anidride carbonica 1 kg di CO2= 1 kg di CO2 equivalente
Metano 1 kg di CH4= 25 kg di CO2 equivalente
Nitrossido di azoto 1 kg di N2O= 298 kg di CO2 equivalente
Terminologia

5. Zootecnia: impatto su GHG
FAO (2006)
Contributo zootecnia alle emissioni totali di gas serra (in CO2
equivalenti) di origine antropica = 18% (incluso uso suoli)
• CO2 = 9 %; CH4 = 37 %; N20 = 65 %
IPCC (2007)
Contributo agricoltura alle emissioni totali di gas serra (in
CO2 equivalenti) di origine antropica = 13.5%
FAO (2010)
Contributo filiera bovini da latte alle emissioni
antropogeniche totali di gas serra (in CO2 equivalenti) =
• 4.0% (filiera del latte e carne prodotta in allevamenti da latte)
• 2.7% senza includere il contributo della carne prodotta

7. Polli
0.00%
Bovini dalatte
53.90%
Bovini dacarne
24.43%
Bufalini
0.02%
Caprini
0.61%
Equini
0.01%
Ovini
7.08% Suini
13.95%
Conigli
0.00%
Emissione totale di GHG del settore
delle produzioni animali in Italia
Emissione totale di GHG del settore
delle produzioni animali in Italia
(Atzori, Mele, Pulina, 2010)
Emissioni GHG agricoltura: 6.6% del totale, zootecnia 3%Emissioni GHG agricoltura: 6.6% del totale, zootecnia 3%

8. Assorbimento di:
 CO2 nelle colture (C biomassa vegetale = 40% SO)
 C nei prodotti animali (latte, carne, animali vivi)
Emissioni dirette di:
CO2: respirazione animale, reflui (non considerate)
CH4: fermentazioni enteriche, fermentazione dei reflui
N2O: reflui, fertilizzazione delle colture
Emissioni indirette per:
Uso e cambiamento d’uso del suolo
Produzione, condizionamento,trasporto alimenti zootecnici
Uso energia
CO2 eq nelle aziende zootecniche
emissioni– assorbimento

9. GHG e specie animale
Specie Fermentazioni
enteriche, %
Reflui,
%
Bovini da latte 79 21
Bovini da carne 67 33
Suini 12 88
Avicoli 0 100
Emissioni annuali: enteriche vs. deiezioni

10. Biochimismo AGV ruminali
Acetato: C6H12O6  2 C2H402 + 2 CO2 + 8 H
Butirrato: C6H12O6  C4H802 + 2 CO2 + 4 H
Propionato:
½C6H12O6  piruvato+CO2fumarato+ 2H C3H602 + CO2
½C6H12O6 C3H602 (lattato)-H2O acrilato + 2H  C3H602
Metanogeni
HCOOH + 6 H  CH4 + 2 H2O
CO2 + 8 H  CH4 + 2 H2O
La produzione di CH4 per i ruminanti è
un’esigenza fisiologica

11. Rapporto concentrati:foraggi e AGV ruminali
% concentrato: fieno
%acidigrassivolatili
Razioni ricche in foraggi: alta produzione di metano e CO2
Razioni ricche in concentrati: bassa produzione metano e CO2
• perdita energetica da CH4: 5 -10 % dell’ E.L. della razione

12. Metano (CH4)
prodotto ed emesso quando le deiezioni sono conservate
in condizioni anaerobiche e in forma liquida o
semiliquida (stoccaggio di lungo periodo)
 ⇑ con deiezioni “ricche”
Allevamenti bovini con vasconi di lungo stoccaggio
Allevamenti senza terra (suinicoli, avicoli, cunicoli)
deiezioni secche o quelle liberate al pascolo non
portano alla produzione di quantità significative di metano
(condizioni aerobiche)
GHG da deiezioni e reflui zootecnici

13. GHG da deiezioni e reflui zootecnici
Nitrossido di N (N2O) 65% delle emissioni
Emissioni dirette
 processi aerobici di nitrificazione (NH4
+
⇒ NO3
-
)
dell’ammoniaca contenuta nelle deiezioni seguiti da
processi anaerobici di denitrificazione (NO3
-
⇒ N2O ⇒
N2)
 da trattamento deiezioni solide
 da animali che liberano le deiezioni nel suolo (feedlot o
animali al pascolo)
Emissioni indirette
 processi di volatilizzazione di NH3 e NOx e percolamentoI trattamenti aerobici delle deiezioni (fra cui lo
spandimento) riducono le emissioni di metano ma
aumentano quelle di protossido di azoto (FAO, 2006)

14. 1. Basi biologiche della produzione di gas serra
– Gas serra e C footprint
– Gas serra da fermentazioni ruminali ed enteriche
– Gas serra derivanti dalle deiezioni animali
2. Alimentazione e produzione di gas serra
– Composizione della razione
– Ingestione
– Additivi
3. Principali effetti tecniche di allevamento
– Effetto livello produttivo
– Specie
– Tecniche di allevamento ed efficienza gestionale
– Sistemi produttivi alpini o di alta montagna
4. Conclusioni

15. Si riduce la produzione di metano nel rumine per
kg di alimento usato quando:
 aumenta l’ingestione giornaliera (⇓ la digeribilità, ⇑ %
di ac. propionico)
⇓ la % di fibra e foraggi nella razione, ⇑ la % di
concentrati, di amido e zuccheri
 si aumenta la degradabilità dell’amido
 si migliora la qualità dei foraggi
 si macina la fibra
 si aggiungono grassi insaturi alla razione
 si usano alcuni additivi
Alimentazione e produzione di metano

16. Alimentazione: lipidi vegetali
Effetto della somministrazione di lino
estruso in quantità crescenti
Martin et al, 2007Martin et al, 2007
Effetti: -3.8% di metano per ogni 1% lipidi aggiunti alla dieta
(Martin et al., 2010)
Oltre il 6% di grasso nella dieta possibili effetti negativi sulla
digeribilità della fibra e sul contenuto di grasso nel latte
A livello ruminale
catturano H2 nei processi
di bioidrogenazione e
inibiscono i metanogeni

17. Altre strategie di mitigazione
dell’emissione di metano
Metabolismo H2
Ridurre la produzione di H2 promuovere
vie alternative per la sua utilizzazione
Batteri metanogeni Utilizzare sostanze inibenti
 Uso di biotecnologie
 vaccinazione: - 8% di CH4 (Wright et al., 2004); poco ripetibile
 probiotici: batteri acetogeni (ma bassa efficienza uso H2),
lieviti (risposte incerte e molto variabili; pochi dati in vivo)
 defaunazione: - 20% di CH4 (Morgavi et al., 2008); residui nei
prodotti?
 Uso di additivi

18. Uso di additivi

19. Mitigazione GHG da deiezioni e
reflui zootecnici
CH4
 Produrre deiezioni “povere” di SO fermentescibile
 Compostaggio aerobico, produzione anaerobica biogas
N20
 Riduzione concentrazione e migliore sincronizzazione N
delle razioni  riduzione N deiezioni
 Riduzione concimazioni pascoli e colture foraggere
 Additivi per ridurre processi di denitrificazione
Possibili riduzioni complessive di emissioni di N20 del
10-20% (Mosier et al., 1998)

20. 1. Basi biologiche della produzione di gas serra
– Gas serra e C footprint
– Gas serra da fermentazioni ruminali ed enteriche
– Gas serra derivanti dalle deiezioni animali
2. Alimentazione e produzione di gas serra
– Composizione della razione
– Ingestione
– Additivi
3. Principali effetti tecniche di allevamento
– Effetto livello produttivo
– Specie
– Tecniche di allevamento ed efficienza gestionale
– Sistemi produttivi alpini o di alta montagna
4. Conclusioni

21.  la produzione di GHG aumenta in termini assoluti col
crescere del livello produttivo per l’aumento
dell’ingestione
Tuttavia:
 Per kg di prodotto (latte, carne), diminuisce al crescere
del livello produttivo
 I gas prodotti per il mantenimento degli animali
sono diluiti in una maggiore quantità di prodotto
Gli animali molto produttivi usano razioni con meno
foraggi e fibra
GHG e livello produttivo

22. GHG e livello
produttivo
(Kirchgessner et al., 1991)gdimetanoperkglatte
Produzione di latte (kg/d)
CO2 eq/kg di latte: da
1.3 (USA, Europa) a 7.5
(Africa, Asia)

23. L’aumento della produttività non sempre si accompagna a
diminuzioni nette di GHG, perché:
 minori produzioni di CH4 enterico ma maggiori emissioni
dalle deiezioni per calo digeribilità (Johnson et al., 2000)
 con più latte per capo si ha una riduzione del numero di
animali che è necessario allevare per fare latte ma:
− forte riduzione della carne prodotta da animali da latte
− è necessario allevare più animali da carne per
mantenere costante la produzione complessiva di carne
− emissioni complessive (latte + carne) variano poco
(Zehetmeier et al., 2012)
 maggiore uso di alimenti extra-aziendali
GHG e livello produttivo

24. Riduzione della C footprint:
 sino a -25% di metano migliorando l’efficienza
riproduttiva degli allevamenti (Garnsworthy, 2004)
 ridurre età al primo parto
- 8% metano in vacche da latte con un serio piano di
controllo delle mastiti (Stott et al., 2010)
 riduzione patologie
In generale, migliorare la carriera produttiva utile e
l’efficienza produttiva, ridurre le categorie improduttive
GHG e tecniche di allevamento

25. Riduzione della C footprint al PASCOLO:
 aumentare il carico animale e la velocità di rotazione
nell’uso dei pascoli (McCaughey et al., 1997):
 - 21% di metano passando da 1 a 2 vitelloni per ha
 - 9% di metano passando da pascolamento continuo a
pascolamento a rotazione
 - 25% di metano pascolando leguminose vs. graminacee
 limitare gli eccessi di azoto (concimazioni, orari di
pascolamento)
GHG e tecniche di pascolamento

26. GHG e specie animale
Ovini e caprini vs. bovini
PRO: > ritmi di accrescimento (come % del PV) > prolificità,
più breve periodo nascita-primo parto, carriera produttiva
più lunga (adulti)
CONTRO: > livello di ingestione, < produzioni di latte (non
sempre) per kg di PV, > movimento
 8.6 CO2 eq/kg di PV in ovini da carne vs. 10.5 CO2 eq/kg
di PV in bovini da carne (Ledgard et al., 2011; NZ)
 Valori simili tenendo conto del fatto che parte della
carne bovina è prodotta da bovini da latte
 nessuna differenza confrontando allevamenti ovini e
bovini da carne con tecniche di allevamento simili
(Edwards-Jones et al. 2009; UK)

27. Biologico
Sistema di allevamento
Convenzionale
Alto rapporto
foraggio:concentrato
Bassa produttività
Minore quantità di deiezioni
accumulate in stalla
Minor uso di fertilizzanti,
fitofarmaci e mangimi
Basso rapporto
foraggio:concentrato
Alta produttività
Maggiore quantità di deiezioni
accumulate in stalla
Maggior uso di fertilizzanti,
fitofarmaci e mangimi
Biologico: kg di CO2 eq./kg di latte o carne in genere
uguale o maggiore dei sistemi convenzionali

28. I sistemi zootecnici di ambienti
montani e la C footprint
In generale:
-a basso impatto anche in termini
di emissioni di CO2 equivalente
-interessante modello di
integrazione sostenibile tra
gestione delle superfici e processi
produttivi
Perché a basso impatto?
-prevalente impiego di foraggi locali (erba da pascolo e
fieni da prati e prati-pascoli permanenti )
 catturano il C riducendo la produzione di GHG
Battaglini et al., 2006, Garnett, 2010

29.  specie e razze idonee (possibilmente autoctone)
caratterizzate da capacità di adattamento a condizioni
climatiche difficili e in grado di utilizzare convenientemente
foraggi spontanei
 riduzione di impiego:
- di N da fertilizzanti di sintesi
- di energia fossile
- di alimenti concentrati  provenienti da ambienti distanti dalle
aree montane  sostanziale riduzione delle emissioni per unità
di superficie e per unità animale allevata
 evitare
-lavorazioni profonde dei suoli
-conversioni di pascoli in arativi
-gestioni pastorali scorrette
Per un efficace controllo delle emissioni:
quali scelte?

30.  Le produzioni dirette di GHG dipendono da numerose
variabili, fra loro intercorrelate
 Numerose tecniche di mitigazione possibili
 Numerose tecniche di mitigazione in fase di studio
Le strategie di mitigazione devono tener conto:
 di tutto il processo produttivo: interazione fra
emissioni dirette ed indirette (LCA)
 delle specie animali e delle attitudini produttive
considerate
 delle condizioni locali
CONCLUSIONI