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1 PUBVET, Publicações em Medicina Veterinária e Zootecnia. Disponível em: < Inventário de emissões de gás metano provenientes da fermentação entérica e óxido nitroso do manejo de dejetos animais - período 199 a 25* Lerner Arévalo Pinedo 1, Alessandra Jacomini 2, Diego Vendramin, Felipe Nolasco, Lauro Júnior, Maria Alice Santos, Maria Júlia Brosi, Bernardo Berenchtein 1, Amr Salah Morsy Amine Selem 1-3. * Revisão apresentado na disciplina de Aquecimento global na agricultura. 1 Alunos de doutorado em Ciências do CENA-USP, Piracicaba, SP. Brasil 2 Alunos de doutorado da ESALQ/USP, Piracicaba, SP. Brasil 3 Animal Production Research Institute, Dokki, Giz, Egypt. Resumo - A elevada contribuição de emissões antrópicas de metano (CH 4 ), dióxido de carbono (CO 2 ) e óxido nitroso (N 2 O) à atmosfera torna-se fator de estudo. O objetivo dessa revisão foi apresentar uma atualização das estimativas de emissões de gás metano provenientes da fermentação entérica e emissões de óxido nitroso a partir de dejetos de animais. Em ruminantes, a fermentação de alimentos ingeridos produz ácidos graxos voláteis (AGVs) amônia, gases (dióxido de carbono e metano) e células microbianas. O metano é um produto final normal da fermentação ruminal, eliminado pelos ruminantes, por eructação, sendo um dos principais responsáveis pelo efeito estufa e pela destruição da camada de ozônio da atmosfera. O gado de corte e

2 leiteiro foram os principais contribuintes para as emissões de metano geradas pela pecuária no ano de 199 (9141,74 Gg de CH 4 ), correspondendo a 82% e 12% das emissões totais de pecuária, respectivamente. As outras categorias de animais foram responsáveis pelos 6% restantes. O mesmo ocorreu no ano de 25 para o gado de corte (11.556,6 Gg de CH 4 ) e para o leiteiro (1.338,1 Gg de CH 4 ), correspondendo a 86% e 1% das emissões totais da pecuária, respectivamente. Por outro lado, em 199, as emissões de N 2 O provenientes do sistema de manejo de dejetos de animais em pastagem, no Brasil, foram estimadas em 273,2 Gg. Os estados de São Paulo e Paraná foram os que mais contribuíram com emissões estimadas em 84,1 Gg e 83, Gg para esse mesmo período de 25. Palavras-chave: Metano, fermentação ruminal, Inventory of methane gas emissions from enteric fermentation and nitrous oxide from animal waste management - the period from 199 to 25 Abstract - The high contribution of the anthropogenic emissions of methane (CH 4 ), carbon dioxide (CO 2 ) and nitrous oxide (N 2 O) to the atmosphere. The increased concentration of greenhouse gases causing the warming of the earth's surface and destruction of the ozone layer in the atmosphere. The objective of this review was to present the estimates of methane emissions from enteric fermentation in production of livestock in Brazil, and also emissions of (N 2 O) which produced from animal s faces, for the period from 199 to 25. In ruminants, the fermentation of feed ingested produce volatile fatty acids (VFA), ammonia, gases (CO 2 and CH 4 ) and microbial cells. For ruminants, the VFA are the largest source of energy (65 to 75% of metabolic energy intake). In addition, the methane gas, which is produced by ruminants, or by eructation, is a major responsible for the greenhouse effect and the destruction of the ozone layer of the atmosphere. Whereas one adult cattle able to produce more than 4 liters of (CH 4 + CO 2 ) gases per day which,

3 released in the atmosphere mainly by eructation. The categories of beef cattle and dairy cattle were the main contributors for methane emissions which generated by livestock in 199 ( Gg of CH 4 ), corresponding to 82% and 12% of total emissions from livestock, respectively. The other categories of animals were responsible for the remaining 6%. The same occurred in 25 for beef cattle ( Gg of CH4) and the dairy cattle too ( Gg of CH4), corresponding to 86% and 1% of total emissions from livestock, respectively. Moreover, in 199, the emissions of N 2 O from the animals on pasture in Brazil were estimated at Gg. In 25 these emissions increased by 55% to Gg. The states that contributed most of N 2 O in 25 were Sao Paulo and Parana, which emissions estimated at 84.1 and 83. Gg, respectively. Introdução Os sistemas de produção animal têm recebido atenção especial atualmente, pois contribuem com o aumento das concentrações atmosféricas dos gases de efeito estufa (GEE). Essas emissões podem se dar tanto pela fermentação entérica quanto da deposição de excreta em pastagens ou da utilização do esterco como fertilizante (armazenamento e utilização). Os animais ruminantes, por causa do processo digestivo de fermentação entérica, são reconhecidos como importantes fontes de emissão de metano para a atmosfera. Além disso, dependendo do sistema de criação e manejo dos dejetos gerados por esses animais, o metano proveniente da fermentação anaeróbia desse resíduo pode ser considerado uma fonte adicional de emissão desse gás (Pedreira e Primavesi, 26). Segundo Cotton e Pielke (1995), o metano tem relação direta com a eficiência da fermentação ruminal em virtude da perda de carbono e, conseqüentemente, perda de energia, determinando menor desempenho animal. Ruminantes são relativamente maus convertedores do nitrogênio ingerido em produtos (carne, leite). Como resultado, grandes quantidades de N são recicladas pela excreta, que pode ser tanto depositada diretamente nos pastos

4 quanto armazenada e/ou diretamente utilizada para fertilização (Clark et al., 25). Essa grande quantidade de N da excreta animal pode contribuir para a poluição do solo pela possibilidade de conversão em nitrato, e do ar como amônia e óxido nitroso (Tamminga, 1996). Nessa revisão são apresentadas as estimativas das emissões de metano provenientes da fermentação entérica e dos dejetos animais da produção pecuária no Brasil, e também das emissões de óxido nitroso a partir de dejetos de animais, para o período de 199 a 25. Foram empregados dados estatísticos oficiais do IBGE. O procedimento para a estimativa das emissões desses GEE originados dos processos de fermentação entérica e geração e manejo de dejetos animais foram obtidas com base no Primeiro Inventário Brasileiro de Emissões Antrópicas de Gases de Efeito Estufa (22) (Relatórios de Referência Emissões de Metano na Agropecuária e Emissões de Óxido Nitroso Provenientes de Solos Agrícolas ), que aplicou a metodologia do Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima (IPCC, 1996). 1. Resultados da pecuária no Brasil As estimativas feitas pelo IBGE (1996) foram plotadas em gráficos e tabelas para visualização da evolução da pecuária no Brasil de 199 a 25 (Figuras 1 e 2).

5 Cabeças Gado de corte Gado de leite Suínos Ovinos Caprinos Outros Figura 1 Números da pecuária no Brasil, excluindo as aves (baseado em IBGE, 1996). Em 199, o rebanho de bovinos de corte compreendia 57% do total, passando para 67% em 25. Todos os outros rebanhos diminuíram ao longo desse período. O rebanho brasileiro passou de 224 milhões de cabeças em 199 para 277 milhões de cabeças em 25, o que correspondeu a um aumento de 24%. O aumento do número de cabeças de bovinos de corte (46%) foi o que mais contribuiu para o crescimento do rebanho nacional nesse período (Figura 2).

6 % 5% 5% 5% 9% Gado de corte Gado de leite 8% Gado de corte Gado de leite 15% 57% Suínos Ovinos Caprinos 15% 59% Suínos Ovinos Caprinos 9% Outros 9% Outros 224 milhões cabeças 238 milhões cabeças % 8% 6% 4% 4% 65% Gado de corte Gado de leite Suínos Ovinos Caprinos Outros 12% 7% 6% 4% 3% 67% Gado de corte Gado de leite Suínos Ovinos Caprinos Outros 235 milhões cabeças 277 milhões cabeças Figura 2 Distribuição das categorias da pecuária no Brasil, excluindo as aves (baseado em IBGE, 1996). Nas Figuras 3 a 5, pode-se observar a evolução do número de cabeças de animais de cada rebanho, de acordo com a região, nos anos de 199, 1995, 2 e 25.

7 Bubalinos Suínos Numero de cabeças Numero de cabeças período período Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Aves Equinos Numero de cabeças Numero de cabeças período período Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Figura 3 Número de cabeças de bubalinos, suínos, aves e equinos por Unidade Federativa do Brasil (baseado em IBGE, 1996).

8 Ovinos Caprinos Numero de cabeças Numero de cabeças período período Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Muares Asininos Numero de cabeças Numero de cabeças período período Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Figura 4 Número de cabeças de ovinos, caprinos, muares e asininos por Unidade Federativa do Brasil (baseado em IBGE, 1996). Bovinos de corte Bovinos de leite Numero de cabeças Numero de cabeças período período Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Figura 5 Número de cabeças de bovinos de corte e de leite por Unidade Federativa do Brasil (baseado em IBGE, 1996).

9 1.1 Emissões de metano no Brasil Na Tabela 1, são apresentadas as estimativas de emissões de metano provenientes da soma dos valores de fermentação entérica e manejo de dejetos (em Gg), no período As categorias de gado de corte e leiteiro foram as principais contribuintes para as emissões de metano geradas pela pecuária no ano de 199 (9141,74 Gg de CH 4 ), correspondendo a 82% e 12% das emissões totais de pecuária, respectivamente. As outras categorias de animais foram responsáveis pelos 6% restantes. O mesmo ocorreu no ano de 25 para o gado de corte (11.556,6 Gg de CH 4 ) e para o leiteiro (1.338,1 Gg de CH 4 ), correspondendo a 86% e 1% das emissões totais da pecuária, respectivamente. As outras categorias de animais foram responsáveis por 489 Gg de CH 4, correspondendo aos 4% restantes. A somatória das emissões de gado de corte, leiteiro e outros, em 25, corresponde a ,8 Gg de CH 4.

10 Tabela 1 - Emissões de metano, por fermentação entérica e manejo de dejetos, por estado brasileiro, nos anos de 199, 1995, 2 e 25. Emissão total Metano (Gg) Norte 869, ,3 1534,61 256,98 Rondônia 17,31 241,61 344,16 687,36 Acre 24,72 29,35 63,2 14,23 Amazonas 4,72 51,7 54,37 76,14 Roraima 3,8 21,19 32,8 34,35 Pará 42,3 542,97 652, ,92 Amapá 8,69 15,35 14,49 17,27 Tocantins 265,34 34,85 374,37 483,71 Nordeste 1941, ,7 1741,13 256,5 Maranhão 288,41 298,88 287,94 446,69 Piauí 186,23 199,84 163,52 165,46 Ceará 28,31 183,86 173,14 183,67 Rio Grande do Norte 73,9 58,11 63,39 77,61 Paraíba 11,5 8,8 75,43 84,88 Pernambuco 163,39 119,21 132,97 164,77 Alagoas 63,6 59,74 55,5 69,82 Sergipe 7,75 54,9 59,69 68,35 Bahia 778,95 75,96 724,48 789,22 Sudeste 2364, ,25 239, ,81 Minas Gerais 1317, , , ,62 Espírito Santo 119,21 138,74 127,41 139,42 Rio de Janeiro 127,33 127,7 128,3 136,92 São Paulo 8,65 857,95 851,83 874,85 Sul 173, , , ,16 Paraná 567,92 621,5 635,94 67,7 Santa Catarina 21,4 213,97 222,7 248,41 Rio Grande do Sul 925,63 962,22 893,74 929,68 Centro-Oeste 2872,93 344, , ,9 Mato Grosso do Sul 1189, ,2 1376, ,1 Mato Grosso 568,91 885, ,6 1657,46 Goiás 114, , , ,11 Distrito Federal 1,31 12,47 11,45 11,42 Na Figura 6, podem-se observar os valores da soma de emissões de fermentação entérica e dejetos para cada tipo de animal no período de 199 a 25.

11 Gg Anos Gado de corte Gado de leite Outros Figura 6 - Comparação anual da emissão de metano por tipo de animal, no período de 199 a Emissões de metano a partir de fermentação entérica de animais As emissões totais de metano provenientes da fermentação entérica de animais ruminantes e pseudo-ruminantes no Brasil foram estimadas em 9375, Gg em 199, correspondendo a 96% do total de metano emitido pela pecuária (Figura 7). O gado de corte foi responsável por 83% das emissões de metano por essa fonte em 199, contribuindo com 7.765,54 Gg, o gado leiteiro, com 1.11,9Gg, por 12% e as outras categorias de animais, por 5%.

12 Gg Anos Fermentação entérica Resíduos de animais Figura 7 - Emissões de metano a partir de fermentação entérica e resíduos de animais. Observou-se a contribuição acumulada no período estudado (199-25) para todas as categorias, sendo que o gado de corte contribuiu com ,9 Gg, correspondente a 84,9%, o gado leiteiro com ,94 Gg, correspondendo a 11% e os outros com 7.25,3 Gg, correspondente a 4,1% da emissão de metano Emissões de metano a partir da geração e do manejo de dejetos animais Em 199, as emissões de metano por essa fonte foram estimadas em 329,37 Gg, correspondendo a cerca de 3% das emissões totais de metano da pecuária (Figura 7). Nesse ano, o gado de corte foi a principal categoria de animais a contribuir para as emissões de metano por manejo de esterco,

13 emitindo 224,85 Gg (68% das emissões por manejo de esterco), seguido pelo gado de leite com 49,41 Gg (15% das emissões por manejo de esterco). Em 25, as emissões de metano provenientes de sistemas de manejo de dejetos de animais foram estimadas em 439,55 Gg, sendo que 75% foram atribuídas à categoria de gado de corte (331,8 Gg), 12% à de gado de leite (54,14 Gg) e outras categorias correspondem a 13% da emissão de metano pelos dejetos animais. Na Figura 8 são apresentadas as contribuições das emissões de metano, por estado, nos anos de 199, 1995, 2 e 25. Figura 8 - Emissões de metano provenientes da pecuária, nos estados brasileiros, nos anos de 199, 1995, 2 e 25.

14 1.2 Emissões de N 2 O no Brasil Manejo de pastagem Manejo de dejetos Figura 9 - Emissões de N 2 O a partir de pastagens e manejo de dejetos Emissões diretas de N 2 O a partir de animais em pastagem Na Tabela 2 são apresentadas as estimativas das emissões de N2O, em Gg, provenientes de animais em pastagem, para os anos de 199, 1995, 2 e 25.

15 Tabela 2. Estimativas das emissões de N 2 O em Gg, provenientes de animais em pastagens, por estado BRASIL 131,45 141,67 144,8 174,27 NORTE 11,59 16,54 2,13 33,3 Rondônia 1,38 3,13 4,4 8,75 Acre,32,38,82 1,8 Amazonas,53,68,71 1, Roraima,2,45,57,63 Pará 5,52 7,12 8,49 14,54 Amapá,12,22,21,25 Tocantins 3,53 4,56 4,94 6,33 NORDESTE 33,27 3,21 28,43 32,72 Maranhão 3,86 3,97 3,71 5,59 Piauí 4,12 4,38 3,55 3,53 Ceará 3,63 3,33 2,98 3,25 Rio Grande do Norte 1,3 1,1 1,14 1,4 Paraíba 1,63 1,35 1,32 1,51 Pernambuco 3,1 2,35 2,64 3,18 Alagoas,93,88,79,99 Sergipe,92,72,75,86 Bahia 13,87 12,11 11,55 12,41 SUDESTE 29,51 3,2 29,47 31,1 Minas Gerais 15,77 15,45 15,19 16,33 Espírito Santo 2,6 2,28 2,14 2,23 Rio de Janeiro 2, 1,98 1,94 2,1 São Paulo 9,67 1,31 1,21 1,53 SUL 2,74 21,4 19,64 2,39 Paraná 6,48 7,2 6,98 7,33 Santa Catarina 2,67 2,72 2,59 2,83 Rio Grande do Sul 11,59 11,66 1,7 1,22 CENTRO-OESTE 36,33 43,49 47,13 56,77 Mato Grosso do Sul 14,95 17,38 17,34 19,13 Mato Grosso 7,42 11,41 15,12 21,14 Goiás 13,65 14,32 14,31 16,12 Distrito Federal,31,38,36,38 Em 199, as emissões de N2O provenientes do sistema de manejo de dejetos de animais em pastagem, no Brasil, foram estimadas em 111,27 Gg. Em 25, essas emissões aumentaram em 63%, passando a 175,76 Gg. Os

16 estados que mais contribuíram, em 25, foram Mato Grosso e Mato Grosso do Sul, com emissões estimadas em 21,24 Gg e 19,55 Gg, respectivamente. Do total das emissões diretas de N2O provenientes do sistema de manejo de dejetos de animais em pastagem, em 25, o rebanho bovino de corte contribuiu com 8% e o rebanho leiteiro com 8,1% Emissões de N 2 O a partir da geração e do manejo de dejetos animais Em 199, as emissões de N2O provenientes do sistema de manejo de dejetos de animais em pastagem, no Brasil, foram estimadas em 273,2 Gg. Em 25, essas emissões aumentaram em 55%, passando a 495,1 Gg (Tabela 3). Os estados que mais contribuíram, em 25, foram São Paulo e Paraná, com emissões estimadas em 84,1 Gg e 83, Gg, respectivamente. Do total das emissões diretas de N2O provenientes do sistema de manejo de dejetos de animais em pastagem, em 25, o rebanho bovino de corte contribuiu com 2% e o rebanho leiteiro com 3%. Os estados com maiores contribuições relativas, em 25, foram: Distrito Federal (129 kg N2O/km 2 /ano) e Santa Catarina (82 kg N2O/km 2 /ano).

17 Tabela 3 - Emissões diretas de N 2 O a partir do manejo de esterco de animais, por estado, nos anos de 199, 1995, 2 e Brasil 12,25 13,55 12,9 15,8 Norte 1,15 1,48 1,43 2,16 RO,21,31,33,63 AC,4,5,6,12 AM,6,7,7,9 RR, 1, 2, 3, PA,56,7,65,92 AM,1,1,1,1 TO,28,3,28,37 Nordeste 2,88 2,67 2,49 2,8 MA,47,46,37,48 PI,27,28,24,24 CE,38,34,33,34 RN,1,9,1,13 PB,17,15,11,12 PE,27,22,23,27 AL,8,9,9,1 SE,9,7,8,1 BA 1,4,97,94 1,2 Sudeste 4,19 4,49 4,1 4,32 MG 2,41 2,52 2,32 2,49 ES,22,27,2,23 RJ,22,24,22,22 SP 1,34 1,47 1,37 1,38 Sul 1,57 1,99 2,17 2,48 PR,53,65,75,85 SC,44,56,7,87 RS,61,78,72,76 Centro-Oeste 2,47 2,92 2,71 3,33 MS,69,82,77,87 MT,41,59,68,96 GO 1,34 1,48 1,23 1,45 DF,2,3,3,5

18 2.3.3 Emissões totais de N 2 O na pecuária Na Figura 1 pode ser observada a distribuição das emissões diretas de N2O provenientes da pecuária em kg N2O/km², por estado, estimadas para os anos de 199, 1995, 2 e 25. Na Figura 11 estão ilustradas as contribuições de cada estado nos anos de 199, 1995, 2 e 25. Figura 1 - Emissão de N 2 O proveniente da pecuária, nos estados brasileiros, nos anos de 199, 1995, 2 e 25.

19 199, 1995, 2 e 25. Figura 11 - Emissão de N2O proveniente da pecuária, por estado, nos anos de Rio G.Sul (RS) Mato G.Sul (MS) Paraná (PR) Rio de Janeiro (RJ) Santa Catarina (SC) São Paulo (SP) Minas Gerais (MG) Pernambuco (PE) Rio G.Norte (RN) Espírito Santos (ES) Ceará (CE) Paraíba (PB) Mato Grosso (MT) Distrito Federal (DF) Maranhão (MA) Sergipe (SE) Bahia (BA) Acre (AC) Piauí (PI) Alagoas (AL) Goiás (GO) Tocantins (TO) Rondônia (RO) Amapá (AP) Pará (PA) Roraima (RR) Amazonas (AM) Distrito Federal (DF) Santa Catarina (SC) Paraná (PR) São Paulo (SP) Rio G.Sul (RS) Espírito Santos (ES) Rio de Janeiro (RJ) Sergipe (SE) Pernambuco (PE) Goiás (GO) Minas Gerais (MG) Paraíba (PB) Ceará (CE) Mato G.Sul (MS) Rio G.Norte (RN) Bahia (BA) Rondônia (RO) Mato Grosso (MT) Maranhão (MA) Alagoas (AL) Piauí (PI) Tocantins (TO) Pará (PA) Acre (AC) Roraima (RR) Amazonas (AM) Amapá (AP) 1 2 Kg N2O / Km Kg N2O / Km Distrito Federal (DF) Santa Catarina (SC) Paraná (PR) São Paulo (SP) Rio G. Sul (RS) Rio de Janeiro (RJ) Espírito Santos (ES) Pernambuco (PE) Sergipe (SE) Ceará (CE) Minas Gerais (MG) Paraíba (PB) Goiás (GO) Mato G. Sul (MS) Bahia (BA) Rio G. Norte (RN) Maranhão (MA) Piauí (PI) Rondônia (RO) Tocantins (TO) Alagoas (AL) Mato Grosso (MT) Pará (PA) Acre (AC) Roraima (RR) Amapá (AP) Amazonas (AM) 1 Kg N2O / Km Santa Catarina (SC) Distrito Federal (DF) São Paulo (SP) Paraná (PR) Rio de Janeiro (RJ) Rio G.Sul (RS) Pernambuco (PE) Espírito Santos (ES) Sergipe (SE) Ceará (CE) Minas Gerais (MG) Paraíba (PB) Goiás (GO) Mato G.Sul (MS) Bahia (BA) Rio G.Norte (RN) Maranhão (MA) Piauí (PI) Alagoas (AL) Tocantins (TO) Rondônia (RO) Mato Grosso (MT) Pará (PA) Acre (AC) Amapá (AP) Amazonas (AM) Roraima (RR), 5, kg N2O / Km2 25, 2, 15, 1, 3, 35, 4, 199 Pinedo, L.A., Jacomini, A., Vendramin, D. et al. Inventário de emissões de gás metano

20 2. Referências Bibliográficas CLARK, H.; PINARES-PATINO, C.; deklein, C. Methane and nitrous oxide emisions from grazed grasslands. In: McGILLOWAY, D.A. Grassland: A Globar Resource. Wageningen Academic Publishers, p. COTTON, W.R.; PIELKE, R.A. Human impacts on weather and climate. Cambridge: Cambridge University Press, p. IPCC, OECD, IEA. Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories.Bracknell: IPCC, 1996 PEDREIRA, M.S.; PRIMAVESI, O. Impacto da produção animal sobre o ambiente. In: BERCHIELLI, T.T.; PIRES, A.V.; OLIVEIRA, S.G. Nutrição de Ruminantes. Jaboticabal, FUNEP, p. TAMMINGA, S. Nutrition management of dairy cows as a contribution to pollution control. Journal of Dairy Science, v.75, p.3112, 1996.