La relación entre la ganadería y el cambio climático, actualmente, es estrecha y compleja. Su gran impacto negativo en el planeta está representando un 14,5 % de las emisiones anuales de metano a nivel mundial, provenientes, principalmente, de la digestión de rumiantes, la gestión del estiércol y la deforestación para la expansión de pastizales y cultivos destinados a la alimentación animal.
El metano es un potente gas incoloro e inodoro de efecto invernadero. Tiene un potencial de calentamiento global 25 veces más alto que el dióxido de carbono a corto plazo; esto significa que, por ejemplo, en un periodo de 20 años el metano es casi un 90 % más efectivo en atrapar calor en la atmósfera que el dióxido de carbono.
No obstante, la ganadería no siempre ha sido negativa para el planeta. Durante miles de años ha tenido un rol importante en el desarrollo de la sociedad, proporcionando alimentos, pieles, herramientas y contribuyendo a la fertilidad del suelo y a la biodiversidad. De hecho, el pastoreo resultaba beneficioso para el control del crecimiento de la vegetación y el excremento para la fermentación del suelo, ayudando así al desarrollo de las plantas.
Entonces, ¿Qué cambió? Según la FAO, el aumento de la población humana ha hecho que, en los últimos 15 años, el consumo de carne haya crecido un 28,5 % en Latinoamérica y 14,8 % en el mundo, .
Para cumplir con esta demanda, la ganadería se ha industrializado hasta producirse a gran escala, utilizando grandes extensiones de tierra, lo que ha llevado a la desforestación, además de que, por la gran cantidad de producción de animales ganaderos, estos han emitido porcentajes de metano que ya no son ecológicamente sostenibles.
Ahora que el daño está hecho, ¿qué podemos hacer? Para empezar, se debe medir de una forma precisa la emisión de metano en campo, esto es crucial para identificar los puntos críticos de la emisión en la producción ganadera; de esta forma podemos monitorear la efectividad de las estrategias implementadas para reducir las emisiones y evaluar su efectividad.
No obstante, los métodos actuales para medir el metano en la ganadería tienen limitaciones significativas. Las cámaras respiratorias, por ejemplo, son costosas, poco precisas e invasivas para los animales. A esto se suma la falta de conocimiento profundo sobre los ciclos de respiración de los rumiantes, lo cual dificulta la determinación exacta de la cantidad de metano liberado.
Para abordar este desafío, se requieren investigaciones más detalladas sobre los mecanismos fisiológicos de la respiración ruminal, las cuales podrían arrojar luz sobre la dinámica de la emisión de metano y permitir el desarrollo de métodos de medición más precisos.
Innovación en la medición del metano: visualizando lo invisible
El Instituto iÓMICAS de la Pontificia Universidad Javeriana seccionalCali está implementando varias técnicas experimentales, entre ellas Schlieren, derivada de la palabra alemana que significa “traza”. Esta técnica hace visible lo invisible al revelar cambios sutiles en el ambiente mediante una serie de espejos especiales y luces.
Mediante esta técnica se puede observar la liberación de gases durante la combustión de la respiración humana, y la respiración de una vaca, utilizando una cámara infrarroja. El Instituto ha modificado la técnica original eliminando espejos costosos, obteniendo así los primeros resultados en Colombia con esta adaptación, lo cual permite visualizar gases que, de otro modo, serían imperceptibles al ojo humano.
“Trabajamos de manera interdisciplinaria en el desarrollo de sensores y protocolos para cuantificar las emisiones de metano del ganado bovino, contribuyendo a la sostenibilidad ambiental de la industria. Desde la perspectiva medioambiental, esta caracterización física la hacemos empleando técnicas ópticas avanzadas que nos permiten visualizar los flujos de aire, filmando a los animales en su entorno natural sin intervención externa,” asegura Diego Muriel,investigador en el proyecto, y quien es Científico Ambiental del iÓmicas, Ingeniero Civil de la Universidad Javeriana Cali, doctor en Ingeniería Civil y Medioambiental de Cornell University, y con pasantías postdoctorales y científicas en Johns Hopkins University.
Muriel añade que, de los videos grabados con esta técnica, se extraerá información cuantificable de cada píxel mediante un software diseñado para analizar el flujo de partículas en un fluido. El desarrollo de este software fue liderado por Camila Riccio, Científica de Datos en iÓmicas, Profesional en Matemáticas Aplicadas de la Universidad Javeriana Cali, máster en Física y Matemáticas de la Universidad de Granada, España, y doctora en Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad Javeriana.
Este programa compara una imagen con otra de referencia para analizar las modificaciones ocurridas, y es capaz de medir y visualizar los cambios o movimientos del fluido en estas imágenes, permitiendo observar el desplazamiento de gases dentro de la imagen, como se muestra en el siguiente gráfico para un caso de respiración humana, demostrando también su utilidad para el análisis de enfermedades propagadas por aire.
Abriendo paso a otras aplicaciones
En el futuro, esta tecnología ofrecerá los primeros resultados a nivel mundial en la visualización y cuantificación de la respiración del ganado en campo, sin interferir ni alterar el comportamiento de los animales. Esto permitirá determinar con precisión, en conjunto con sensores, la cantidad de metano exhalado por cada animal diariamente.
La medición precisa del metano en la ganadería es un desafío complejo, pero necesario para avanzar hacia una producción ganadera más sostenible. La investigación científica y el desarrollo de nuevas técnicas, como la Schlieren, son claves para superar estos desafíos y avanzar hacia un futuro más verde para la ganadería.
Esta técnica también podría ser utilizada en diversos campos en Colombia. Por ejemplo, en el sector medioambiental para detectar y visualizar la dispersión de contaminantes en la atmósfera, en el sector salud para analizar la respiración y el transporte de enfermedades infecciosas transmitidas por el aire, en el sector energético para monitorear patrones de flujo alrededor de turbinas de viento, e incluso en el sector defensa y seguridad para estudiar el impacto y desgaste de materiales.
Este trabajo hace parte del programa WearME orientado al desarrollo y la validación mundial de dispositivos IoT “wearables” para la medición de metano exhalado en rumiantes, liderado por el profesor javeriano Andrés Jaramillo y financiado por Bezos Earth Fund.
