Contaminación agrícola

La contaminación agrícola se refiere a los subproductos bióticos y abióticos de las prácticas agrícolas que resultan en la contaminación o degradación del medio ambiente y los ecosistemas circundantes y/o causan daños a los seres humanos y sus intereses económicos. La contaminación puede provenir de una variedad de fuentes, que van desde la contaminación del agua de fuente puntual (desde un único punto de descarga) hasta causas más difusas a nivel del paisaje, también conocidas como contaminación de fuente no puntual y contaminación del aire. Una vez en el medio ambiente, estos contaminantes pueden tener efectos directos en los ecosistemas circundantes, es decir, matar la vida silvestre local o contaminar el agua potable, y efectos aguas abajo, como zonas muertas causadas por la escorrentía agrícola que se concentra en grandes masas de agua.

Las prácticas de manejo, o el desconocimiento de las mismas, juegan un papel crucial en la cantidad e impacto de estos contaminantes. Las técnicas de manejo van desde el manejo y alojamiento de animales hasta la aplicación de pesticidas y fertilizantes en las prácticas agrícolas globales. Las malas prácticas de manejo incluyen operaciones de alimentación de animales mal manejadas, pastoreo excesivo, arado, fertilizantes y uso inadecuado, excesivo o inoportuno de pesticidas.

Los contaminantes de la agricultura afectan en gran medida la calidad del agua y se pueden encontrar en lagos, ríos, humedales, estuarios y aguas subterráneas. Los contaminantes de la agricultura incluyen sedimentos, nutrientes, patógenos, pesticidas, metales y sales. La agricultura animal tiene un impacto descomunal en los contaminantes que ingresan al medio ambiente. Las bacterias y los patógenos del estiércol pueden llegar a los arroyos y las aguas subterráneas si no se maneja adecuadamente el pastoreo, el almacenamiento del estiércol en lagunas y la aplicación del estiércol en los campos. La contaminación del aire causada por la agricultura a través de los cambios en el uso de la tierra y las prácticas de agricultura animal tienen un impacto enorme en el cambio climático, y abordar estas preocupaciones fue una parte central del Informe especial del IPCC sobre el cambio climático y la tierra.

Fuentes abióticas

Pesticidas

Los pesticidas y herbicidas se aplican a las tierras agrícolas para controlar las plagas que interrumpen la producción de cultivos. La contaminación del suelo puede ocurrir cuando los pesticidas persisten y se acumulan en los suelos, lo que puede alterar los procesos microbianos, aumentar la absorción de la sustancia química por parte de las plantas y ser tóxico para los organismos del suelo. El grado de persistencia de los pesticidas y herbicidas depende de la química única del compuesto, que afecta la dinámica de sorción y el destino y el transporte resultantes en el entorno del suelo. Los pesticidas también pueden acumularse en animales que comen plagas contaminadas y organismos del suelo. Además, los pesticidas pueden ser más dañinos para los insectos benéficos, como los polinizadores, y para los enemigos naturales de las plagas (es decir, insectos que atacan o parasitan plagas) que para las propias plagas objetivo.

Lixiviación de plaguicidas

La lixiviación de pesticidas ocurre cuando los pesticidas se mezclan con agua y se mueven a través del suelo, contaminando finalmente las aguas subterráneas. La cantidad de lixiviación está correlacionada con las características particulares del suelo y los pesticidas y el grado de lluvia e irrigación. Es más probable que ocurra la lixiviación si se usa un pesticida soluble en agua, cuando el suelo tiende a tener una textura arenosa; si se riega en exceso justo después de la aplicación del pesticida; si la capacidad de adsorción del pesticida al suelo es baja. La lixiviación no solo puede originarse en los campos tratados, sino también en las áreas de mezcla de pesticidas, los sitios de lavado de la maquinaria de aplicación de pesticidas o las áreas de eliminación.

Fertilizantes

Los fertilizantes se utilizan para proporcionar a los cultivos fuentes adicionales de nutrientes, como nitrógeno, fósforo y potasio, que promueven el crecimiento de las plantas y aumentan el rendimiento de los cultivos. Si bien son beneficiosos para el crecimiento de las plantas, también pueden interrumpir los ciclos biogeoquímicos de nutrientes y minerales naturales y presentar riesgos para la salud humana y ecológica.

Nitrógeno

Los fertilizantes nitrogenados suministran a las plantas formas de nitrógeno que están biológicamente disponibles para su absorción; a saber, NO ₃ (nitrato) y NH ₄ (amonio). Esto aumenta el rendimiento de los cultivos y la productividad agrícola, pero también puede afectar negativamente a las aguas subterráneas y superficiales, contaminar la atmósfera y degradar la salud del suelo. No todos los nutrientes aplicados a través de fertilizantes son absorbidos por los cultivos y el resto se acumula en el suelo o se pierde como escorrentía. Es mucho más probable que los fertilizantes de nitrato se pierdan en el perfil del suelo a través de la escorrentía debido a su alta solubilidad y cargas similares entre la molécula y las partículas de arcilla cargadas negativamente.Las altas tasas de aplicación de fertilizantes que contienen nitrógeno combinadas con la alta solubilidad en agua del nitrato conducen a un aumento de la escorrentía hacia las aguas superficiales, así como a la lixiviación hacia las aguas subterráneas, lo que provoca la contaminación de las aguas subterráneas. Los niveles de nitrato superiores a 10 mg/L (10 ppm) en las aguas subterráneas pueden causar el "síndrome del bebé azul" (metahemoglobinemia adquirida) en los bebés y posiblemente enfermedades de la tiroides y varios tipos de cáncer. Fijación de nitrógeno, que convierte el nitrógeno atmosférico (N ₂) en formas biológicamente más disponibles, y desnitrificación, que convierte compuestos de nitrógeno biológicamente disponibles en N ₂ y N ₂O, son dos de los procesos metabólicos más importantes involucrados en el ciclo del nitrógeno porque son las mayores entradas y salidas de nitrógeno a los ecosistemas. Permiten que el nitrógeno fluya entre la atmósfera (que tiene alrededor de un 78 % de nitrógeno) y la biosfera. Otros procesos importantes en el ciclo del nitrógeno son la nitrificación y la amonificación, que convierten el amonio en nitrato o nitrito y la materia orgánica en amoníaco, respectivamente. Debido a que estos procesos mantienen las concentraciones de nitrógeno relativamente estables en la mayoría de los ecosistemas, una gran afluencia de nitrógeno procedente de la escorrentía agrícola puede causar graves trastornos. Un resultado común de esto en los ecosistemas acuáticos es la eutrofización que, a su vez, crea condiciones hipóxicas y anóxicas, las cuales son mortales y/o dañinas para muchas especies.La fertilización con nitrógeno también puede liberar gases NH ₃ a la atmósfera que luego se pueden convertir en compuestos de NO _x. Una mayor cantidad de compuestos de NO _x en la atmósfera puede resultar en la acidificación de los ecosistemas acuáticos y causar varios problemas respiratorios en los humanos. La fertilización también puede liberar N ₂ O, que es un gas de efecto invernadero y puede facilitar la destrucción del ozono (O ₃) en la estratosfera.Los suelos que reciben fertilizantes nitrogenados también pueden dañarse. Un aumento en el nitrógeno disponible para las plantas aumentará la producción primaria neta de un cultivo y, finalmente, la actividad microbiana del suelo aumentará como resultado de las mayores entradas de nitrógeno de los fertilizantes y compuestos de carbono a través de la biomasa descompuesta. Debido al aumento de la descomposición en el suelo, su contenido de materia orgánica se agotará, lo que resultará en una menor salud general del suelo.

Una alternativa a los fertilizantes de nitrógeno estándar son los fertilizantes de eficiencia mejorada (EEF). Hay varios tipos de EEF, pero generalmente se dividen en dos categorías, fertilizantes de liberación lenta o fertilizantes inhibidores de la nitrificación. Los fertilizantes de liberación lenta están recubiertos con un polímero que retrasa y retarda la liberación de nitrógeno en los sistemas agrícolas. Los inhibidores de la nitrificación son fertilizantes que están recubiertos con un compuesto de azufre que es muy hidrofóbico, esto ayuda a retardar la liberación de nitrógeno. Los EEF brindan un flujo más bajo y constante de nitrógeno en el suelo y pueden reducir la lixiviación de nitrógeno y la volatilización de los compuestos de NOx _; sin embargo, la literatura científica muestra tanto la efectividad como la ineficacia en la reducción de la contaminación por nitrógeno.

Fósforo

La forma más común de fertilizante fosforado que se usa en las prácticas agrícolas es el fosfato (PO ₄), y se aplica en compuestos sintéticos que incorporan PO ₄ o en formas orgánicas como estiércol y compost. El fósforo es un nutriente esencial en todos los organismos debido a las funciones que desempeña en las funciones celulares y metabólicas, como la producción de ácido nucleico y las transferencias de energía metabólica. Sin embargo, la mayoría de los organismos, incluidos los cultivos agrícolas, solo requieren una pequeña cantidad de fósforo porque han evolucionado en ecosistemas con cantidades relativamente bajas.Las poblaciones microbianas en los suelos pueden convertir las formas orgánicas de fósforo en formas solubles disponibles para las plantas, como el fosfato. Este paso generalmente se pasa por alto con fertilizantes inorgánicos porque se aplica como fosfato u otras formas disponibles para las plantas. Cualquier fósforo que no sea absorbido por las plantas se adsorbe a las partículas del suelo, lo que ayuda a que permanezca en su lugar. Debido a esto, generalmente ingresa a las aguas superficiales cuando las partículas del suelo a las que está adherido se erosionan como resultado de la precipitación o la escorrentía de aguas pluviales. La cantidad que ingresa a las aguas superficiales es relativamente baja en comparación con la cantidad que se aplica como fertilizante, pero debido a que actúa como un nutriente limitante en la mayoría de los ambientes, incluso una pequeña cantidad puede alterar los ciclos biogeoquímicos del fósforo natural de un ecosistema.Aunque el nitrógeno juega un papel en la proliferación de algas y cianobacterias dañinas que causan la eutrofización, el exceso de fósforo se considera el factor contribuyente más grande debido al hecho de que el fósforo es a menudo el nutriente más limitante, especialmente en las aguas dulces. Además de agotar los niveles de oxígeno en las aguas superficiales, las floraciones de algas y cianobacterias pueden producir cianotoxinas que son dañinas para la salud humana y animal, así como para muchos organismos acuáticos.

La concentración de cadmio en fertilizantes que contienen fósforo varía considerablemente y puede ser problemática. Por ejemplo, el fertilizante de fosfato monoamónico puede tener un contenido de cadmio tan bajo como 0,14 mg/kg o tan alto como 50,9 mg/kg. Esto se debe a que la roca de fosfato utilizada en su fabricación puede contener hasta 188 mg/kg de cadmio (ejemplos son los depósitos en Nauru y las islas Christmas). El uso continuo de fertilizantes con alto contenido de cadmio puede contaminar el suelo y las plantas. La Comisión Europea ha considerado límites al contenido de cadmio de los fertilizantes fosfatados. Los productores de fertilizantes que contienen fósforo ahora seleccionan roca de fosfato en función del contenido de cadmio. Las rocas de fosfato contienen altos niveles de fluoruro. En consecuencia, el uso generalizado de fertilizantes fosfatados ha aumentado las concentraciones de fluoruro en el suelo. Se ha encontrado que la contaminación de alimentos por fertilizantes es de poca preocupación ya que las plantas acumulan poco fluoruro del suelo; de mayor preocupación es la posibilidad de toxicidad del fluoruro para el ganado que ingiere suelos contaminados. También son de posible preocupación los efectos del fluoruro en los microorganismos del suelo.Elementos radiactivos

El contenido radiactivo de los fertilizantes varía considerablemente y depende tanto de sus concentraciones en el mineral original como del proceso de producción del fertilizante. El rango de concentraciones de uranio-238 puede variar de 7 a 100 pCi/g en roca fosfórica y de 1 a 67 pCi/g en fertilizantes fosfatados. Cuando se utilizan altas tasas anuales de fertilizantes de fósforo, esto puede resultar en concentraciones de uranio-238 en suelos y aguas de drenaje que son varias veces mayores que las que normalmente están presentes. Sin embargo, el impacto de estos aumentos en el riesgo para la salud humana de la contaminación de los alimentos por radionúclidos es muy pequeño (menos de 0,05 mSv/año).

Contaminantes organicos

El estiércol y los biosólidos contienen muchos nutrientes consumidos por animales y humanos en forma de alimento. La práctica de devolver dichos productos de desecho a las tierras agrícolas presenta una oportunidad para reciclar los nutrientes del suelo. El desafío es que el estiércol y los biosólidos no solo contienen nutrientes como carbono, nitrógeno y fósforo, sino que también pueden contener contaminantes, incluidos productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP). Hay una gran variedad y una gran cantidad de PPCP consumidos tanto por humanos como por animales, y cada uno tiene una química única en ambientes terrestres y acuáticos. Como tal, no todos han sido evaluados por sus efectos sobre la calidad del suelo, el agua y el aire. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA, por sus siglas en inglés) ha examinado los lodos de aguas residuales de las plantas de tratamiento de aguas residuales en los EE. UU. para evaluar los niveles de varios PPCP presentes.

Rieles

Los principales insumos de metales pesados ​​(p. ej., plomo, cadmio, arsénico, mercurio) en los sistemas agrícolas son los fertilizantes, los desechos orgánicos como el estiércol y los desechos de subproductos industriales. Los fertilizantes inorgánicos representan especialmente una vía importante para que los metales pesados ​​entren en los suelos. Algunas técnicas agrícolas, como el riego, pueden conducir a la acumulación de selenio (Se) que se produce naturalmente en el suelo, lo que puede dar lugar a depósitos de agua corriente abajo que contienen concentraciones de selenio que son tóxicas para la vida silvestre, el ganado y los seres humanos. Este proceso se conoce como el "Efecto Kesterson", epónimo llamado así por el Embalse Kesterson en el Valle de San Joaquín (California, EE. UU.), que fue declarado vertedero de desechos tóxicos en 1987.Los metales pesados ​​presentes en el medio ambiente pueden ser absorbidos por las plantas, lo que puede representar un riesgo para la salud de los humanos en caso de consumir las plantas afectadas. Algunos metales son esenciales para el crecimiento de las plantas, sin embargo, su abundancia puede tener efectos adversos en la salud de las plantas.

Los desechos de la industria del acero, que a menudo se reciclan en fertilizantes debido a sus altos niveles de zinc (esencial para el crecimiento de las plantas), también pueden incluir los siguientes metales tóxicos: plomo, arsénico, cadmio, cromo y níquel. Los elementos tóxicos más comunes en este tipo de fertilizantes son el mercurio, el plomo y el arsénico. Estas impurezas potencialmente dañinas se pueden eliminar durante la producción de fertilizantes; sin embargo, esto aumenta significativamente el costo del fertilizante. Los fertilizantes altamente puros están ampliamente disponibles y quizás sean más conocidos como fertilizantes altamente solubles en agua que contienen tintes azules. Los fertilizantes como estos se usan comúnmente en los hogares, como Miracle-Gro. Estos fertilizantes altamente solubles en agua se utilizan en el negocio de los viveros de plantas y están disponibles en paquetes más grandes a un costo significativamente menor que las cantidades minoristas.

Gestion de tierras

Erosión y sedimentación del suelo

La agricultura contribuye en gran medida a la erosión del suelo y la deposición de sedimentos a través de una gestión intensiva o una cubierta terrestre ineficiente. Se estima que la degradación de las tierras agrícolas está provocando una disminución irreversible de la fertilidad en unos 6 millones de hectáreas de tierras fértiles cada año. La acumulación de sedimentos (es decir, sedimentación) en el agua de escorrentía afecta la calidad del agua de varias formas.La sedimentación puede disminuir la capacidad de transporte de zanjas, arroyos, ríos y canales de navegación. También puede limitar la cantidad de luz que penetra en el agua, lo que afecta a la biota acuática. La turbidez resultante de la sedimentación puede interferir con los hábitos de alimentación de los peces, afectando la dinámica de la población. La sedimentación también afecta el transporte y la acumulación de contaminantes, incluidos el fósforo y varios pesticidas.

Labranza y emisiones de óxido nitroso

Los procesos biogeoquímicos naturales del suelo dan como resultado la emisión de varios gases de efecto invernadero, incluido el óxido nitroso. Las prácticas de manejo agrícola pueden afectar los niveles de emisión. Por ejemplo, también se ha demostrado que los niveles de labranza afectan las emisiones de óxido nitroso.

Fuentes bióticas

Gases de efecto invernadero de los desechos fecales

La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) predijo que el 18% de los gases de efecto invernadero antropogénicos provienen directa o indirectamente del ganado mundial. Este informe también sugirió que las emisiones del ganado eran mayores que las del sector del transporte. Si bien el ganado actualmente juega un papel en la producción de emisiones de gases de efecto invernadero, se ha argumentado que las estimaciones son una tergiversación. Si bien la FAO utilizó una evaluación del ciclo de vida de la agricultura animal (es decir, todos los aspectos, incluidas las emisiones de los cultivos para piensos, transporte al matadero, etc.), no aplicaron la misma evaluación para el sector del transporte.

Fuentes alternativas afirman que las estimaciones de la FAO son demasiado bajas y afirman que la industria ganadera mundial podría ser responsable de hasta el 51 % de los gases de efecto invernadero atmosféricos emitidos en lugar del 18 %. Los críticos dicen que la diferencia en las estimaciones proviene del uso de datos obsoletos por parte de la FAO. Independientemente, si el informe de la FAO del 18% es exacto, eso todavía convierte al ganado en el segundo mayor contaminador de gases de efecto invernadero.

Un modelo PNAS mostró que incluso si los animales se eliminaran por completo de la agricultura y las dietas de los EE. UU., las emisiones de GEI de los EE. UU. se reducirían solo en un 2,6 % (o el 28 % de las emisiones de GEI agrícolas). Esto se debe a la necesidad de reemplazar el estiércol animal por fertilizantes y para reemplazar también otros coproductos animales, y porque el ganado ahora usa subproductos del procesamiento de fibras y alimentos no comestibles para el ser humano. Además, las personas sufrirían un mayor número de carencias de nutrientes esenciales aunque obtendrían un mayor exceso de energía, pudiendo derivar en una mayor obesidad.

Bioplaguicidas

Los bioplaguicidas son plaguicidas derivados de materiales naturales (animales, plantas, microorganismos, ciertos minerales). Como alternativa a los pesticidas tradicionales, los biopesticidas pueden reducir la contaminación agrícola en general porque son seguros de manejar, por lo general no afectan fuertemente a los invertebrados o vertebrados beneficiosos y tienen un tiempo residual corto. Sin embargo, existen algunas preocupaciones de que los biopesticidas puedan tener impactos negativos en las poblaciones de especies no objetivo.

En los Estados Unidos, los bioplaguicidas están regulados por la EPA. Debido a que los biopesticidas son menos dañinos y tienen menos efectos ambientales que otros pesticidas, la agencia no requiere tanta información para registrar su uso. Muchos bioplaguicidas están permitidos bajo el Programa Orgánico Nacional, Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, estándares para la producción de cultivos orgánicos.

Especies introducidas

Especies invasivas

La creciente globalización de la agricultura ha resultado en el transporte accidental de plagas, malezas y enfermedades a nuevos rangos. Si se establecen, se convierten en una especie invasora que puede impactar poblaciones de especies nativas y amenazar la producción agrícola. Por ejemplo, el transporte de abejorros criados en Europa y enviados a los Estados Unidos y/o Canadá para su uso como polinizadores comerciales ha llevado a la introducción de un parásito del Viejo Mundo en el Nuevo Mundo. Esta introducción puede desempeñar un papel en la reciente disminución de abejorros nativos en América del Norte. Las especies introducidas en la agricultura también pueden hibridarse con especies nativas, lo que resulta en una disminución de la biodiversidad genética y amenaza la producción agrícola.

La perturbación del hábitat (ecología) asociada con las propias prácticas agrícolas también puede facilitar el establecimiento de estos organismos introducidos. La maquinaria, el ganado y el forraje contaminados, y las semillas de cultivos o pastos contaminados también pueden provocar la propagación de malas hierbas.

Las cuarentenas (ver bioseguridad) son una forma de regular la prevención de la propagación de especies invasoras a nivel de políticas. Una cuarentena es un instrumento legal que restringe el movimiento de material infestado de áreas donde una especie invasora está presente a áreas en las que está ausente. La Organización Mundial del Comercio cuenta con normas internacionales relativas a la cuarentena de plagas y enfermedades en el marco del Acuerdo sobre la Aplicación de Medidas Sanitarias y Fitosanitarias. Los países individuales a menudo tienen sus propias regulaciones de cuarentena. En los Estados Unidos, por ejemplo, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos/Servicio de Inspección de Sanidad Animal y Vegetal (USDA/APHIS) administra cuarentenas nacionales (dentro de los Estados Unidos) y extranjeras (importaciones desde fuera de los Estados Unidos).

Control biológico

El uso de agentes de control biológico de plagas, o el uso de depredadores, parasitoides, parásitos y patógenos para controlar plagas agrícolas, tiene el potencial de reducir la contaminación agrícola asociada con otras técnicas de control de plagas, como el uso de pesticidas. Sin embargo, los méritos de introducir agentes de biocontrol no nativos han sido ampliamente debatidos. Una vez liberado, la introducción de un agente de biocontrol puede ser irreversible. Los posibles problemas ecológicos podrían incluir la dispersión de los hábitats agrícolas a los entornos naturales y el cambio de huésped o la adaptación para utilizar una especie nativa. Además, puede ser difícil predecir los resultados de la interacción en ecosistemas complejos y los impactos ecológicos potenciales antes de la liberación. Un ejemplo de un programa de biocontrol que resultó en daños ecológicos ocurrió en América del Norte, donde se introdujo un parasitoide de mariposas para controlar la polilla gitana y la polilla de cola marrón. Este parasitoide es capaz de utilizar muchas especies de mariposas huésped y probablemente resultó en la disminución y extirpación de varias especies nativas de polillas de seda.

La exploración internacional de posibles agentes de biocontrol cuenta con la ayuda de organismos como el Laboratorio Europeo de Control Biológico, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos/Servicio de Investigación Agrícola (USDA/ARS), el Instituto de Control Biológico de la Commonwealth y la Organización Internacional para el Control Biológico de Nocivos. Plantas y animales. Para prevenir la contaminación agrícola, se requiere cuarentena e investigación exhaustiva sobre la eficacia potencial del organismo y los impactos ecológicos antes de la introducción. Si se aprueba, se intenta colonizar y dispersar el agente de control biológico en entornos agrícolas apropiados. Se realizan evaluaciones continuas sobre su eficacia.

Organismos Genéticamente Modificados (OGM)

Contaminación genética y efectos ecológicos

Sin embargo, los cultivos transgénicos pueden resultar en la contaminación genética de especies de plantas nativas a través de la hibridación. Esto podría conducir a una mayor maleza de la planta o la extinción de las especies nativas. Además, la propia planta transgénica puede convertirse en mala hierba si la modificación mejora su aptitud en un entorno dado.

También existe la preocupación de que los organismos no objetivo, como los polinizadores y los enemigos naturales, puedan ser envenenados por la ingestión accidental de plantas productoras de Bt. Un estudio reciente que probó los efectos del polvo de polen de maíz Bt en las plantas de algodoncillo cercanas sobre la alimentación de las larvas de la mariposa monarca encontró que la amenaza para las poblaciones de la monarca era baja.

El uso de cultivos transgénicos diseñados para resistir a los herbicidas también puede aumentar indirectamente la cantidad de contaminación agrícola asociada con el uso de herbicidas. Por ejemplo, el mayor uso de herbicidas en los campos de maíz resistentes a los herbicidas en el medio oeste de los Estados Unidos está disminuyendo la cantidad de algodoncillo disponible para las larvas de la mariposa monarca.

La regulación de la liberación de organismos modificados genéticamente varía según el tipo de organismo y el país en cuestión.

Los OMG como herramienta de reducción de la contaminación

Si bien puede haber algunas preocupaciones con respecto al uso de productos GM, también puede ser la solución a algunos de los problemas de contaminación de la agricultura animal existentes. Una de las principales fuentes de contaminación, particularmente la deriva de vitaminas y minerales en los suelos, proviene de la falta de eficiencia digestiva en los animales. Al mejorar la eficiencia digestiva, es posible minimizar tanto el costo de producción animal como el daño ambiental. Un ejemplo exitoso de esta tecnología y su aplicación potencial es Enviropig.

El Enviropig es un cerdo Yorkshire genéticamente modificado que expresa fitasa en su saliva. Los cereales, como el maíz y el trigo, tienen fósforo que se une en una forma naturalmente indigesta conocida como ácido fítico. El fósforo, un nutriente esencial para los cerdos, se agrega luego a la dieta, ya que no se puede descomponer en el tracto digestivo de los cerdos. Como resultado, casi todo el fósforo que se encuentra naturalmente en el grano se desperdicia en las heces y puede contribuir a niveles elevados en el suelo. La fitasa es una enzima que es capaz de descomponer el ácido fítico, que de otro modo no sería digerible, poniéndolo a disposición del cerdo. La capacidad de Enviropig para digerir el fósforo de los granos elimina el desperdicio de ese fósforo natural (20-60% de reducción), al mismo tiempo que elimina la necesidad de complementar el nutriente en el alimento.

Manejo de animales

Gestión de estiércol

Uno de los principales contribuyentes a la contaminación del aire, el suelo y el agua son los desechos animales. Según un informe de 2005 del USDA, más de 335 millones de toneladas de desechos de "materia seca" (los desechos después de eliminar el agua) se producen anualmente en las granjas de los Estados Unidos.Las operaciones de alimentación de animales producen alrededor de 100 veces más estiércol que la cantidad de lodos de aguas residuales humanas procesadas en las plantas de aguas residuales municipales de EE. UU. cada año. La contaminación de fuente difusa de los fertilizantes agrícolas es más difícil de rastrear, monitorear y controlar. Las altas concentraciones de nitrato se encuentran en las aguas subterráneas y pueden alcanzar los 50 mg/litro (el límite de la Directiva de la UE). En acequias y cursos de ríos, la contaminación por nutrientes de los fertilizantes provoca eutrofización. Esto es peor en invierno, después de que el arado de otoño haya liberado una oleada de nitratos; las precipitaciones invernales son más intensas, lo que aumenta la escorrentía y la lixiviación, y hay una menor absorción por parte de las plantas. La EPA sugiere que una granja lechera con 2500 vacas produce tantos desechos como una ciudad con alrededor de 411 000 habitantes.El Consejo Nacional de Investigación de EE. UU. ha identificado los olores como el problema de emisión animal más importante a nivel local. Diferentes sistemas animales han adoptado varios procedimientos de gestión de residuos para hacer frente a la gran cantidad de residuos que se producen anualmente.

Las ventajas del tratamiento del estiércol son la reducción de la cantidad de estiércol que debe transportarse y aplicarse a los cultivos, así como la reducción de la compactación del suelo. Los nutrientes también se reducen, lo que significa que se necesitan menos tierras de cultivo para esparcir el estiércol. El tratamiento del estiércol también puede reducir los riesgos para la salud humana y la bioseguridad al reducir la cantidad de patógenos presentes en el estiércol. El estiércol animal sin diluir es cien veces más concentrado que las aguas residuales domésticas y puede transportar un parásito intestinal, Cryptosporidium,que es difícil de detectar pero puede transmitirse a los humanos. El licor de ensilaje (a partir de hierba húmeda fermentada) es incluso más fuerte que el purín, con un pH bajo y una demanda biológica de oxígeno muy alta. Con un pH bajo, el licor de ensilado puede ser altamente corrosivo; puede atacar materiales sintéticos, causando daños al equipo de almacenamiento y provocando derrames accidentales. Todas estas ventajas se pueden optimizar mediante el uso del sistema de gestión de estiércol adecuado en la granja adecuada en función de los recursos disponibles.

Tratamiento de estiércol

Compostaje

El compostaje es un sistema de gestión de estiércol sólido que se basa en el estiércol sólido de los corrales con camas o en los sólidos de un separador de estiércol líquido. Hay dos métodos de compostaje, activo y pasivo. El estiércol se revuelve periódicamente durante el compostaje activo, mientras que en el compostaje pasivo no lo es. Se ha descubierto que el compostaje pasivo tiene menores emisiones de gases de efecto invernadero debido a la descomposición incompleta y a las menores tasas de difusión de gases.

Separación sólido-líquido

El estiércol se puede separar mecánicamente en una parte sólida y otra líquida para facilitar su manejo. Los líquidos (4-8 % de materia seca) se pueden usar fácilmente en sistemas de bombeo para esparcirlos convenientemente sobre los cultivos y la fracción sólida (15-30 % de materia seca) se puede usar como lecho de establo, esparcir sobre cultivos, compostar o exportar.

Digestión anaeróbica y lagunas

La digestión anaeróbica es el tratamiento biológico de los desechos animales líquidos utilizando bacterias en un área sin aire, lo que promueve la descomposición de los sólidos orgánicos. Se utiliza agua caliente para calentar los residuos con el fin de aumentar la tasa de producción de biogás. El líquido restante es rico en nutrientes y se puede usar en los campos como fertilizante y gas metano que se puede quemar directamente en la estufa de biogás o en un generador de motor para producir electricidad y calor. El metano es aproximadamente 20 veces más potente como gas de efecto invernadero que el dióxido de carbono, que tiene efectos ambientales negativos significativos si no se controla adecuadamente. El tratamiento anaeróbico de los desechos es el mejor método para controlar el olor asociado con el manejo del estiércol.

Las lagunas de tratamiento biológico también utilizan la digestión anaerobia para descomponer los sólidos, pero a un ritmo mucho más lento. Las lagunas se mantienen a temperatura ambiente a diferencia de los tanques de digestión calentados. Las lagunas requieren grandes áreas de terreno y altos volúmenes de dilución para funcionar correctamente, por lo que no funcionan bien en muchos climas del norte de los Estados Unidos. Las lagunas también ofrecen el beneficio de olores reducidos y el biogás está disponible para calefacción y energía eléctrica.

Los estudios han demostrado que las emisiones de GEI se reducen utilizando sistemas de digestión aeróbica. Las reducciones y créditos de emisiones de GEI pueden ayudar a compensar el mayor costo de instalación de tecnologías aeróbicas más limpias y facilitar la adopción por parte de los productores de tecnologías ambientalmente superiores para reemplazar las lagunas anaeróbicas actuales.