Impactos y regulaciones ambientales del estiércol generado por los sistemas ganaderos de algunos países de América
Enviromental regulations and impact of manure generated by livestock operations in some american countries
Juan M. Pinos-Rodríguez1*, Juan C. García-López1, Luz Y. Peña-Avelino2, Juan A. Rendón-Huerta2, Cecilia González-González2, Flor Tristán-Patiño2
1 Instituto de Investigación de Zonas Desérticas, * Autor responsable. (jpinos@uaslp.mx).
]]> 2 Programa Multidisciplinario de Postgrado en Ciencias Ambientales. Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP). 78377, Altair No. 200., Fraccionamiento del Llano, San Luis Potosí, San Luis Potosí, México.
Recibido: noviembre, 2011.
Aprobado: abril, 2012.
Resumen
El estiércol generado en los sistemas ganaderos puede provocar impactos ambientales negativos si no existe un control en el almacenamiento, el transporte o la aplicación, debido a la emisión de gases contaminantes hacia la atmósfera, y la acumulación de micro y macro nutrientes en el suelo y en los cuerpos hídricos superficiales. En EE.UU. hay legislaciones específicas para el manejo y el depósito de excretas animales que impacten cuerpos de agua, suelo y atmósfera, las cuales son supervisadas y certificadas por la agencia de protección ambiental (EPA). En Canadá las regulaciones para manejo y depósito de excretas animales no son menos rigurosas. En Argentina, Chile, Colombia y México, la regulación y vigilancia gubernamental sobre el uso y manejo de excretas animales es escasa y confusa, ya que sólo se especifican ciertas normas sobre descargas de contaminantes al agua, restando importancia a las emisiones a la atmósfera y suelo, y sin especificaciones claras relacionadas con excretas de ganado.
Palabras clave: estiércol, regulaciones ambientales, ganadería.
Abstract
]]> Manure generated by livestock operations can cause negative impacts on the environment if there is no control of its storage, transport or application. Manure emits greenhouse gases into the atmosphere, and micro and macro nutrients accumulate in soil and bodies of surface water. Today, in the USA specific legislation exists for management and deposition of animal excreta that impact bodies of water, the soil and the atmosphere, which is supervised and certified by the Environmental Protection Agency (EPA). In Canada the regulations for management and deposition of animal manure are no less rigorous. In Argentina, Chile, Colombia and México regulation and government vigilance of the use and management of animal mature is scarce and confusing, specifying only certain norms for discharges of pollutants into water, while giving less importance to emissions into the atmosphere and soil, and there are no clear specifications related to animal manure.Key words: manure, environmental regulation, livestock husbandry.
INTRODUCCIÓN
El crecimiento continuo de la población humana mundial influye en el aumento de la producción de alimentos. Del alimento generado por el sector agrícola, 40 % es de origen animal. Algunos grupos ambientalistas consideran que la industria pecuaria tiene gran responsabilidad en el calentamiento global por la generación de contaminantes vertidos al suelo, agua y atmósfera. Los gobiernos, principalmente de los países industrializados y algunos en desarrollo, han establecido regulaciones sobre uso, manejo y tratamiento de excretas ganaderas para que su impacto ambiental sea el menor posible. El objetivo de este ensayo fue analizar las regulaciones correspondientes a emisiones por estiércol generado en las operaciones de ganadería intensiva en EE.UU., Canadá, Argentina, Chile, Colombia y México.
Impactos ambientales del estiércol
Aunque las enfermedades humanas ocasionadas por excretas animales no son frecuentes, en granjas avícolas los trabajadores pueden presentar asma, pulmonía y enfermedades oculares (irritación) cuando la ventilación en las granjas es deficiente. Otro riesgo de enfermedades para la población humana es el consumo de agua contaminada con: 1) estiércol conteniendo bacterias patógenas y la más común es Escherichia coli que causa diarrea y gases abdominales (LeJeune y Wetzel, 2007); 2) contenidos altos de nitratos que reducen la capacidad de transporte de oxígeno en la sangre, conocida como metahemoglobinemia (Miner et al., 2000); 3) hormonas, principalmente estrógenos, relacionadas con una reducción en la cantidad de esperma en humanos (Sharpe y Skakkebaek, 1993). El impacto ambiental como generación de gases de efecto invernadero, eutrofización de cuerpos de agua y sobrecarga de nutrientes en suelos de cultivo ocasionado por excretas de ganado, dependerá en gran medida de la especie pecuaria, del sistema de alimentación y del manejo del estiércol.
Los estudios comparativos de impacto ambiental entre sistemas de producción animal extensivos y tecnificados son escasos. Thomassen et al. (2008) sugieren que los sistemas de producción de leche de tipo orgánico impactan menos al agua y al suelo, pero emiten más gases de efecto invernadero, comparados con los sistemas de producción de leche convencionales. Sin embargo, los resultados son inciertos porque en su mayoría se basan en el concepto de cantidad y no de eficiencia. Por ejemplo, los contaminantes de la cadena productiva de la industria lechera se deben evaluar considerando aquellos provenientes de la producción de cultivos y granos, producción y transporte de leche, procesamiento, empaque, distribución, venta al detalle, consumo y eliminación.
La aplicación de estiércol en tierras de cultivo proporciona un beneficio ecológico al depositar nutrientes como nitrógeno y fósforo en el suelo; el nitrógeno del estiércol se encuentra principalmente en forma de amoniaco y las plantas lo usan como nutriente (Miner et al., 2000). A pesar de ello, la valoración del estiércol como fertilizante orgánico, comparada con la de fertilizantes químicos, es mínima. Por sus características orgánicas, el estiércol aumenta la capacidad de retención de agua, el intercambio catiónico y la filtración de agua al subsuelo, y reduce la erosión. Además, la fracción líquida del estiércol ayuda a disminuir las pérdidas de nitrógeno, carbono y azufre en sus formas gaseosas, en el suelo (Capulin et al., 2001), así puede reducir el uso de fertilizantes químicos y, por tanto, el impacto ambiental (Bouwman y Booij, 1998).
]]> Como se indicó, los constituyentes inorgánicos de importancia ambiental contenidos en la excretas son nitrógeno y fósforo, pero es importante conocer sus concentraciones porque el método de fertilización, la combinación con otros fertilizantes, la velocidad de descomposición y sus posibles factores de riesgo como contaminantes, dependerán de ellos (IPCC, 2006). Según ASABE (2005), los volúmenes promedio de estiércol fresco generados cada día son 0.102 kg/pollo de engorda, 0.270 kg/pavo, 4.7 kg/cerdo de engorda, 22 kg/ bovino de engorda, 38 kg/vaca seca y 68 kg/vacas lactante.El Cuadro 1 y 2 están los resultados de estudios de composición del estiércol e incluyen la ingesta, retención y excreción de nitrógeno y fósforo, así como la excreción de otros nutrientes al suelo (de Wit et al., 1997). La digestión anaeróbica del estiércol produce gases que en su mayoría son metano (60 %), bióxido de carbono (39 %), y trazas (0.2 %) de óxido nitroso (Bekkering et al., 2010). El metano es un gas no tóxico, un biogás que contribuye significativamente al efecto invernadero. A inicios de la década de 1970, creció el interés en el uso de biofermentadores para generar y capturar biogás para usar como biocombustible (NAS, 2001). Un proceso de biofermentación de las excretas reduce 66 % las emisiones de metano y óxido nitroso (Chadwick et al., 2011) y 98 % los olores (Massé et al., 2011), y resulta en beneficios ambientales y sociales.
En suelo
El suelo puede ser seriamente afectado por el estiércol si contiene concentraciones altas de nutrientes (nitrógeno, fósforo), microorganismos patógenos (E. coli), antibióticos, y compuestos que interactúen con el sistema endócrino (hormonas esteroidales, fitoestrógenos, plaguicidas y herbicidas) (Powers, 2009). En países donde las regulaciones ambientales son laxas o no existen, el estiércol se aplica al suelo continuamente, excediendo la capacidad de captación de nutrientes por los cultivos (Dietz y Hoogervorst, 1991). Esta sobrecarga de nutrientes en el suelo ocasiona su infiltración por escurrimiento y lixiviación en aguas superficiales y subterráneas (Miner et al., 2000). Por ejemplo, las excretas bovinas frescas esparcidas en áreas de cultivo contienen nitrógeno en forma de nitratos y nitritos; la forma de acumulación de estos compuestos oxidados en el cultivo puede causar intoxicación en el ganado que los consuma (Nicholson, 2007).
En agua
La expansión de la agricultura y ganadería intensiva se han establecido mayoritariamente en áreas con escases de agua. El agua es contaminada por excretas ganaderas directamente a través de escurrimientos, infiltraciones y percolación profunda en las granjas, e indirectamente por escorrentías y flujos superficiales desde zonas de pastoreo y tierras de cultivo (EPA, 2006). El nitrógeno es abundante en el estiércol, y está relacionado con la contaminación de aguas subterráneas por la lixiviación de nitrato a través del suelo, mientras que el fósforo del estiércol está relacionado con la contaminación de aguas superficiales (Miller, 2001; Reddy et al., 1999).
Debido a que el fósforo en el agua no se considera directamente tóxico, no se han establecido niveles estándares en el agua potable. Sin embargo, el fósforo tiene un impacto ambiental importante en los recursos hídricos porque vertido directamente en las corrientes o aplicado en dosis excesivas en el suelo, estimula el proceso de eutrofización el cual aumenta las plantas acuáticas, disminuye el oxígeno disuelto y varía el pH, afectando así la calidad del agua (EPA, 2000). Aunque no se ha reportado la concentración de nitrógeno y fósforo en los distintos cuerpos de agua, la cantidad de ellos lixiviados o arrastrados a mantos acuíferos depende de la precipitación (duración), la percolación (los suelos arenosos presentan altas tasas de percolación) y la pendiente del suelo por donde se desplazan las escorrentías (Nelson, 1999).
En el aire
Las descargas a la atmósfera provenientes del estiércol incluyen polvo, olores y gases producto de la digestión anaeróbica y descomposición aeróbica. El polvo se presenta principalmente en operaciones ganaderas en confinamiento en zonas áridas. Cuando la vegetación es completamente removida, se forma una capa de estiércol y el movimiento del ganado produce enormes nubes de polvo. El olor no presenta riesgos a la salud, pero la mayoría de la gente encuentra inaceptable los olores emitidos por el estiércol en zonas urbanas (Miner et al., 2000).
Entre los contaminantes liberadas por el estiércol hacia la atmósfera destaca el amoniaco, así como otros gases de efecto invernadero (GEI) que incluyen metano y óxido nitroso. Las emisiones globales de metano entérico, metano de estiércol y de óxido nitroso son 113, 40 y 10 TgCO2Eq (EPA, 2005). México contribuye con menos de 0.04 % del metano y menos de 0.008 % de óxido nítrico del total mundial (SEMARNAT, 2008). El metano es un GEI 23 veces más potente que el CO2, y el estiércol contribuye con 16 % de las emisiones globales (IPCC, 2006). El metano emitido por el estiércol proviene del metano de la fermentación entérica capturado en las heces, y de la digestión anaeróbica de la materia orgánica del estiércol (De Klein et al., 2008). El estiércol contribuye con 50 % del total de emisiones de amoniaco hacia la atmósfera, porque su tasa de volatilización es mayor a 23 % (BANR y BEST, 2003).
]]> El óxido nitroso es 296 veces más potente que el CO2, y México contribuye con 0.7 % de emisiones de este gas por actividades pecuarias en el mundo. El estiércol aporta cerca del 25 % de las emisiones antropogénicas de óxido nitroso (IPCC, 2006), el cual se genera durante los procesos de nitrificación (oxidación biológica de amonio a nitrito y nitrato) y desnitrificación (reducción de nitrato a nitrógeno gaseoso), donde el intermediario es el óxido nitroso (Stevens y Laughlin, 1998).
Tratados y regulaciones
Las regulaciones o normas para el manejo de estiércol generado por el ganado en confinamiento varían mucho entre países y regiones, y su propósito es disminuir el impacto negativo en el ambiente. Las regulaciones de la calidad del agua y del suelo son por lo general de ámbito local y nacional, mientras que en materia atmosférica los tratados son del ámbito transfronterizo e incluso transoceánico, pues las emisiones locales pueden tener repercusiones globales. Ello se mostró en la degradación de la capa de ozono por las emisiones de clorofluorocarbonos y el calentamiento global causado por el efecto invernadero, el cual es propiciado por las emisiones de gases como el bióxido de carbono (Rowland y Molina, 1975).
El protocolo de Gotemburgo fue firmado el 30 de noviembre de 1999, por 47 países europeos, EE.UU. y Canadá, como consecuencia de la Convención para abatir la contaminación atmosférica transfronteriza realizada en Ginebra en 1979. El objetivo del protocolo fue disminuir la acidificación, eutrofización y el ozono troposférico, a través de la implementación de límites de emisiones de amoniaco, óxido nitroso, dióxido de azufre y compuestos orgánicos volátiles (UNECE, 1999). Los signatarios se comprometieron a generar y divulgar manuales de buenas prácticas para el almacenamiento y aplicación del estiércol a fin de disminuir las emisiones. A su vez, las partes deberían intercambiar entre sí información de mejoras técnicas en las prácticas agrícolas y ganaderas. El protocolo de Kioto, resultado de la Convención de las Naciones Unidas para el Cambio Climático realizado en 1992 en Nueva York, estableció mitigar el progresivo calentamiento global mediante la disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. Este protocolo establece que para 2005 la reducción de dichos gases resultaría en una emisión similar a la de 1990. En el Anexo A de este protocolo, el manejo del estiércol está considerado como una de las fuentes de emisiones de GEI en el sector agrícola (UN, 1998).
Algunos de los objetivos considerados en los tratados internacionales no se han alcanzado. Por ejemplo, para el 2020 las emisiones de GEI aumentarían en 38 % debido a actividades agrícolas, energéticas e industriales principalmente (EPA, 2006). Algunos de los signatarios, especialmente los países industrializados, no están dispuestos a disminuir sus emisiones indicando que el Producto Interno Bruto se reduciría. En EE.UU. hay cinco leyes federales importantes que sirven como marco para todas las regulaciones relacionadas con la actividad pecuaria y el ambiente (Morse, 1995): Ley de Agua Limpia (Clean Water Act 402), la Ley de Aire Limpio (Clean Air Act), Ley de Agua Potable Segura (Safe Drinking Water Act), Ley de Especies en Peligro de Extinción (Endangered species Act) y Ley Federal de Insecticidas, Fungicidas y Rodenticidas (Federal Insecticide, Fungicide and Rodenticide Act). En 1972 se estableció la Ley de Sistemas de Eliminación de Descargas de Contaminación Nacional (National Pollution Discharge Elimination System), que identifica a las operaciones de alimentación de animales en confinamiento (CAFO, Concentrated Animal Feeding Operation), como puntos de descarga que requieren permisos para ello. La EPA es la encargada de controlar y certificar las descargas de residuos contaminantes hacia cuerpos de agua (superficiales y subterráneos) generados por las CAFO. Sin embargo, muchas granjas han asumido la responsabilidad de asignar los permisos y algunos hasta han creado agencias especialmente para este fin (Miner et al., 2000). Actualmente, 31 de los 50 estados de EE.UU. cuentan con leyes y regulaciones específicas para las CAFO y programas de inspección continua para la asignación de permisos (EPA, 2010). No obstante, la regulación de gases de efecto invernadero aún es limitada. Recientemente, California fue el primer estado de EE.UU. en establecer regulaciones de las emisiones de GEI, incluyendo las originadas por la agricultura. Lo anterior obliga al sector pecuario a cuantificar dichas emisiones y a implementar estrategias para reducirlas (Place y Mitloehner, 2010).
La Ley Canadiense de Protección Ambiental (Canadian Environment Protection Act) emitida en 1999, sirve como marco regulador para todas las demás leyes referentes al ambiente y a los recursos naturales. La Ley de Agua de Canadá (Canada Water Act) de 1970, en la sección II se refiere a la contaminación del agua. Las normativas varían entre las diferentes provincias canadienses, pero el marco regulatorio, códigos y parámetros específicos para efluentes y descargas se encuentran en la Guía de Calidad de Efluentes y Tratamiento de Aguas Residuales en Establecimientos Federales (Guidelines of Effluent Quality and Wastewater Treatment at Federal Establishments) (DE, 2011).
En Colombia, la reglamentación nacional no se refiere específicamente al manejo del estiércol en operaciones ganaderas. En materia ambiental general, el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial emitió el Decreto-Ley 2811 de 1974 por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente que en su capítulo II se refiere al control y la prevención de la contaminación del agua, incluyendo las actividades rurales y la eliminación de estiércol. Además, la Resolución 0601 de 2006 sobre la Norma de Calidad del Aire fija límites máximos para la emisión de sustancias contaminantes y de olores, entre los cuales están el amoniaco y el ácido sulfhídrico generados por la descomposición del estiércol (MAVDT, 2006).
Similarmente, en Argentina no hay normas específicas respecto al manejo de estiércol, pero hay leyes provinciales, como la Ley de Protección a las Fuentes de Provisión y a los Cursos y Cuerpos Receptores de Agua y a la Atmósfera que, en la provincia de Buenos Aires, regula todo tipo de descarga de efluentes residuales (sólidos, líquidos o gaseosos) de cualquier origen que puedan degradar la calidad del aire o del agua. El decreto 2009/60 reglamenta esta ley y establece que las municipalidades son responsables de la inspección y la aplicación de multas correspondientes (GBA, 2009). En cada ha de suelo en sistemas intensivos de producción pecuaria se puede acumular hasta 220 kg de nitratos y 261 kg de zinc, así como 2500 ppm de fósforo, mientras que en aguas subterráneas se han detectado 180 ppm de nitratos, 7 ppm de fósforo y 90 ppb de cobre, y contaminación por microorganismos patógenos (Herrero y Gil, 2008). A pesar de estos evidencias, las normas especificas para regular estos contaminantes, son escasa y muchas veces confusas.
La reglamentación ambiental en Chile no menciona la actividad agropecuaria ni el manejo de estiércol. La Ley 19300 sobre bases generales del ambiente señala la función del Estado como protector de los recursos naturales y la prevención de la contaminación. Para reglamentar algunos artículos de dicha ley hay decretos que establecen (MSGP, 1994): 1) normas de emisión de residuos líquidos a aguas subterráneas, incluyendo sustancias que se infiltren por el suelo, y presenta limites permisibles de nitrógeno en el suelo; 2) regulación de contaminantes asociados a las descargas de residuos líquidos a aguas marinas y continentales superficiales, estableciendo límites para nutrientes y patógenos como coliformes fecales (Decreto 90); 3) normas para evitar emanaciones o contaminantes atmosféricos de cualquier naturaleza, ya sean gases, polvos, humos o vapores en cualquier lugar de trabajo, aunque no se mencionan las operaciones de ganadería intensiva (Decreto 144).
]]> En México, la Ley General de Equilibrio Ecológico y de Protección al Ambiente prohíbe descargar a cuerpos de agua, estiércol o aguas residuales sin previo tratamiento. La Comisión Nacional del Agua establece los parámetros para las descargas residuales en aguas y bienes nacionales con base en las normas NOM-001-1996 y NOM-002-ECOL-1996 (SEMARNAP, 1996ab). La Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos considera como residuos de manejo especial a aquellos generados en actividades agrícolas y ganaderas. La Ley Estatal de Ganadería en el estado de Michoacán establece que las localidades con alta concentración de ganado porcino deben implantar programas obligatorios de manejo de estiércol. Sin embargo, la falta de vigilancia por las autoridades ambientales ha resultado en un abuso en la descarga de desechos a cuerpos de agua en granjas porcinas, principalmente porque las autoridades estatales delegan la responsabilidad de analizar las descargas a los propios porcinocultores (Pérez, 2001).La solución para mitigar los GEI por estiércol del ganado no es sencilla, porque cuando aparentemente se encuentra solución a un problema, con frecuencia surge otro con consecuencias no deseables. Por ejemplo, Wu-Haan et al. (2007) señalan que la adición de zeolita en dietas para gallinas de postura redujo casi en 40 % las emisiones de amoniaco en las heces, pero las emisiones de sulfuro de hidrógeno aumentaron 300 %. La producción de leche bovina usando ensilado de arroz como forraje generó menos acidificación, eutrofización y consumo de energía pero aumentó los GEI, en comparación con el uso de ensilado de maíz (Ogino et al., 2008). Además, Thomassen et al. (2008) reportan que las granjas lecheras convencionales utilizan más energía por litro de leche que las granjas lecheras orgánicas, aunque estas últimas emitieron más amoniaco, nitrato y óxido nitroso debido a un manejo inadecuado del estiércol, y requieren 50 % más de tierra con potencial para captura de carbono.
CONCLUSIONES
La intensificación de la producción ganadera aumenta la generación de estiércol, lo cual origina una gran cantidad de nutrientes desechados y concentrados en un área pequeña. Una alternativa viable para disminuir el impacto ambiental negativo de las excretas ganaderas es generar biogás, pero los costos de los equipos para capturar y utilizar este gas para generar electricidad son altos todavía. En EE.UU. y Canadá, la implementación y el cumplimiento de marcos regulatorios específicos sobre manejo y aplicación de excretas ganaderas, ofrecen múltiples beneficios ambientales a largo plazo, ya sea por el menor impacto ambiental, la generación de energía o por la participación en el mercado de bonos de carbono. La normativa de esta índole en Argentina, Chile, Colombia y México aun carece de estímulos por las buenas prácticas en el manejo de excretas ganaderas; por tanto, los gobiernos deben responsabilizarse de la monitorización periódica en los sistemas ganaderos para controlar las descargas excedentes de contaminantes al ambiente y a los recursos naturales, y además deben promover las compensaciones por bonos de carbono.
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