Estrategias Nutricionales para la Mitigación delImpacto Ambiental de la Industria Avícola

César Coto, PhD

¿Por qué darle importancia la aspecto ambiental?

• Consumidor: Demanda productos amigables con el ambiente pero noesta tan dispuesto a pagar mas por ellos.

• Clientes: Políticas de compra con exigencia a proveedores

• Economía: Exceso nutrientes se deposita en excreta = incremento costoproducción

• Legislación: Regulación ambiental: Europa, USA, Australia y con menorfuerza LAA > Preocupación por calidad de agua, suelos y aire

SOSTENIBILIDAD DEL NEGOCIO

Aspectos a Considerar

• Uso de energía:Iluminación LED: 76% reducción consumo ($35 vs $0.5, 40000 vs 6000 hrs)UK: Electricidad para 65 000 hogares/ Ceniza rica en K y P con 5% devolumen original (transporte). Requiere subsidio

• Patógenos:Destrucción de patógenos puede requerirse antes de aplicar a suelosModificación de dieta con ácidos orgánicos puede ser medio para controlarpatógenos específicos (Byrd et al., 2001)

• Antibióticos:Aunque el impacto de las bacterias resistentes a antibióticos y de lospatógenos sobre los ecosistemas esta menos documentado que el efectodirecto a humanos, este será un tema de interés en el futuro

FuenteFuente: Powers y Angel (2008): Powers y Angel (2008)

Aspectos a Considerar

• Disruptores Endocrinológicos:Compuestos sintéticos o naturales con efecto adverso en humanos y animalesExcreta animal y humana es la principal fuenteHormonas naturales producidas animales o desecho humanos se ligan areceptores de otros animales alterando el sistema hormonal

• OlorResultado de combinación de compuestos volátiles orgánicosConcentración de granjas hace que se vuelva cada vez mas importanteUSA: Numero granjas 51% y producción 10% entre 1982 y 1997 (Tabler, 2004)Dirección del viento es importante y forma en que se aplicaReducción de exceso de nutrientes en dietasAcidificación de dietas y uso aditivos permite reducción de 40% en gallinas

• Minerales trazaLas concentraciones típicas de estos micronutrientes son muy bajas yrepresentan baja preocupación ambientalCu y Zn cuando incluidos como bacteriostáticos en dietas de aves.Impacto depende en la habilidad del suelo de absorber estos minerales sinimpactar las fuentes de agua (Angel, 2006)

8

200

390

40

120

377

0

50

100150

200

250300

350

400

ppm

Cobre Zinc

Dieta

Bacteriostatico

Excreta

Aspectos a Considerar

Fosforo• 70% P en fuentes vegetales ligados a

fitato= no disponible

• Nutriente limitante para el crecimientode plantas acuáticas y algas

• Plantas crecen excesivamentesecuestrando el oxigeno esencial paraespecies acuáticas: Eutrificacion

• Ciertas algas pueden producir toxinasrepresentando una amenaza paraanimales y humanos

Cerdos19%

Aves11%

Ganado40%

Ovejas,etc1%

Cerdos19%

Gan.Leche10%

FuenteFuente:: FerketFerket et al., 2002et al., 2002

Aspectos a Considerar

Cerdos9%

Aves14%

Ganado44%

Ovejas,etc7%

Fertilizante9%

No Agricola17%

Fuente:DEFRAFuente:DEFRA,, ReinoReino UnidoUnido. 2000. 2000

USA: 70% deUSA: 70% de emisionemision dedeNH3NH3 provieneproviene operacionesoperaciones

pecuariaspecuarias. EPA. EPA

Nitrógeno• N en excreta se volatiliza en forma de NH3

depositándose en agua o suelo por lalluvia y precipitación seca.

• NH3 pasa a NH4 que reacciona con ácidosformando NOx que permanece cientos deaños en la atmósfera afectando la capa deozono

• Naturaleza tolera niveles bajos de N.Deposición de N en suelo favorece elcrecimiento de especies invasivasamenazando valiosos ecosistemas

• NH3 en aire es uno de los compuestosvolátiles al que se le atribuye los problemasde olor.

Aspectos a Considerar

Nutrición y Ambiente son buenos amigos

• Maximiza la utilización del alimento al proveer nutrientesbiológicamente disponibles en cantidades suficientesque aseguren la productividad mientras que se minimizalos nutrientes depositados en excreta

• Adopción de estrategias nutricionales generalmente resulta en ahorros oal menos punto de equilibrio

• Al adoptar estrategias nutricionales se mejora el balance de nutrientes delas operaciones

Nutrientes que ingresan = Nutrientes que salen

• Estrategias nutricionales ayudan a reducir pero no es la solución total alos retos ambientales

Evolución de la Industria Avícola

0

20

40

60

80

100

120

1925 1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005

Dia

s

0

1

2

3

4

5

6

Edad (dias)Peso promFCR

1925 vs 2005Conversión alimenticia mejoro 60%Edad a mercado se redujo 60%Peso corporal incremento 145%

Menor Consumo, MasProducto: Menos Impacto

Evolución de la Industria Avícola

• Mejoras en genética, formulación y manejo durante los últimos 50 añospermite incrementar productividad con menor impacto ambiental

• Excreción por unidad de peso bajo un 55% para N y 69% para P de 1957 a 1991

40

141010

4 2,405

1015202530354045

1957 1991 2001ano

excr

ecio

n (g

)/ lib

ra d

e av

e NitrogenoFosforo

Todavía existe oportunidad de mejora

FuenteFuente:: FerketFerket et al.,2002et al.,2002

NN ConsumidoConsumido 100%100%

NN DigeridoDigerido 85%85%

NN urinariourinario 50%50%NN DisponibleDisponible 80%80%

NN RetenidoRetenido 35%35% N excreta 45%N excreta 45%

N excreta 15%N excreta 15%

NN AmoniacoAmoniaco 20%20%

• Mas de un 50% de N y P en alimento no es utilizado depositandose en excreta

FuenteFuente:: VerstegenVerstegen, 1995, 1995

Retencion Mineral (%)

0

10

20

30

40

Nitrogeno 33 28 15Fosforo 20.8 26.5 21.3

Aves Cerdos Ganado

Todavía existe oportunidad de mejora

Ofrecimiento de Alimento

Diseño pobre de los comederosMal manejo de los comederosPérdidas de alimento por mal almacenamientoPeletizado ayuda a evitar desperdicios dealimento

20%20% ppéérdidardida

2.02

1.93

1.92

1.871.88

1.95

1.851.871.891.911.931.951.971.992.012.03

M 20 40 60 80 100Pellets (%)

FCR

Alimentación por Fases

Alimentar más cercano arequerimiento

Paso de 4 a 6 fases reduceconsumo de N en 5.1% yN excreta en 16.6%

Permite reducir emisión de Pen un 10%

Concepto aplica para broilers, reproductoras y gallinas

Implementación se rige por logística y balance económico

Nitrógeno

1) Formular basado en requerimiento aa y no PC

Reducción de 1% en PC reduce10% NH3 en excreta

Desarrollo más aa comercialmentepuede permitir reducciones mayoresde PC

Existe límites biológicos en cantidad de PC que se puede reducir (3-4%): PCtodavía resulta crítico, falta conocimiento (Patterson, 2001)

PC puede bajar de 23 – 22 pero cuando baja a 20% no se mantiene rendimientoaún a 100% de aa (Waldroup, 2000) (Kerr y Kidd,1999)

26

20 19 17.5

0

5

10

15

20

25

30

Sin aa Metionina Met + Lys Met+Lys+Thr

Prot

eina

Cru

da (%

)

FuenteFuente: Angel et al., 2006: Angel et al., 2006

Nitrógeno

2) Optimizar perfil de aa con el requerimiento del ave

Composición de dieta más cerca de requerimiento: baja excreción NProteína ideal restringido por economía y disponibilidad de nutrientes quesuplan el requerimiento del ave mas cercaDietas maíz/soya aa de cadena (Leu) en exceso del requerimiento

Fuen

te:P

atte

rson

,200

1Fu

ente

:Pat

ters

on,2

001

Nitrógeno

3) Uso de aa digestibles en ingredientes reduce excreción de N

Permite comparar el valor ecológico de varios ingredientesEj: Harina Carne y Hueso baja calidad vs Harina de Pescado alta calidadCoef. de digestibilidad inversamente relacionados con excreción

Permite mejor definición de contenido de aa en materias primas parallegar más cerca al requerimiento

Fuen

te:P

atte

rson

,200

1Fu

ente

:Pat

ters

on,2

001

Nitrógeno

4) Seleccionar materias primas de baja variabilidad permite reducirmárgenes de seguridad

Variabilidad ejerce presión hacia márgenes de seguridad más amplios paracumplir el requerimiento: Más excreción

Especialmente importante con subproductosNIRS ofrece oportunidad conocer composición en tiempo real minimizandosobreformulación y reducir márgenes de seguridad

Variabilidad en Harina de Carne

0.25

0.75

1.25

1.75

2.25

2.75

3.25

3.75

4.25

1 2 3 PromedioAmino acido

%

MetCysLysThrArg

CV(%)aa

12.29Arg

23.51Thr

21.78Lys

45.28Cys

20Met

Nitrógeno

5) Utilización de enzimasNSP

Arabinoxylanos representan gran fracción de NSP que generan viscosidade impiden absorción de proteína, grasa y CHOProteína se encapsula con la matriz de polisacáridos: No disponible

60

65

70

75

80

85

90

95

Lys Met Thr Arg Val Iso LeuAmino acid

Dig

Ilea

l (%

)

Maiz-SoyaMaiz-Soya enzima

Fuente:RutherfurdFuente:Rutherfurd, 2007, 2007

EnzymasEnzymas:: AmylasaAmylasa,, BglucanasaBglucanasa yy xylanasaxylanasa

AME (kcal/kg)

2766b

Sin enzymas

2829a

Con enzymas

Nitrógeno

ProteasasAumenta disponibilidad de amino ácidos

FuenteFuente: Angel, 2009: Angel, 2009

Nitrógeno

FitasaFitato puede ligar amino ácidos y mineralesFitato puede inhibir enzimas proteolíticas como pepsina y tripsina

Fósforo

1) Revisar márgenes de seguridad

Reporte dieta inicial (0-21d) enpollos varia desde 0.20 a 0.40%,

con promedio en 0.36%(Powers y Angel, 2008)

Hoy industria utiliza dietasque exceden 25% lasrecomendaciones, superando losmárgenes de seguridad promedio de 10%

50% del fósforo en excreta es de origen inorgánico, que es más solubleen agua (Waldroup, 2002)

Current industry levels of Ca and Available P

0.50

0.70

0.90

1.10

1.30

1.50

0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60% Available P / 1350

% C

a /1

350

Kca

l/lb

Source: Survey Agri Stats, Fort Wayne IN

2222

2) Definir un requerimiento

Requerimiento baja con el tiempo

Requerimiento interactua con Vit Dy Ca

Uso de alto NPP en dietas preinicialese inicial con P no inorganico en la dietade finalizacion es posible (Yan et al.,2003)

Considerar costo del P en la dieta

SourceSource:: RathRath et al. (2000)et al. (2000)

Fuente:YanFuente:Yan et al.,2003et al.,2003

6-9sem

3-6sem

0-3sem

NPP

0.150.250.30Max Ceniza + Fitasa

0.200.300.40Max Ceniza

0.100.150.30Max Peso + Fitasa

0.150.200.38Max Peso

0.300.350.45NRC

0.350.400.50Comercial

6-9sem

3-6sem

0-3sem

NPP

0.150.250.30Max Ceniza + Fitasa

0.200.300.40Max Ceniza

0.100.150.30Max Peso + Fitasa

0.150.200.38Max Peso

0.300.350.45NRC

0.350.400.50Comercial

Fósforo

2) Variabilidad de P en Materias PrimasValor biologico vs digestibilidad

Fósforo

84-----22.6MCP77-----18.1DCP74-----2.2Harina Pescado66-----6.0Harina Carne Hueso360.7991.08Subproducto trigo480.2520.34Trigo690.230.73DDGS-0.396-Soya

290.2280.3Maiz

AP(% de TP)

PP(%)

TP(%)

Ingrediente

FuenteFuente: Applegate y Angel, 2008: Applegate y Angel, 2008

Fósforo

Fuentes de Variacion

8-13Variacion del ingredientes(Maiz, Soya)

16Utilizacion del ave

5-10Variacion del mezclado5Variacion analitica5-10Variacion del muestreo

CV(%)

Proceso

Fuente:ApplegateFuente:Applegate y Angel, 2003y Angel, 2003

Fósforo

Utilizacion de EnzimasFitasa reduce 21% P en dieta y 39% en excreta (Angel et al.,2006)Maryland: P en dieta bajo 10% reduciendo 30% P en excretaReducciones en P con fitasa no han sido lo suficiente (Powers y Angel,2008)

20

25

30

35

40

45

0 93,75 187,5 375 750 1500 3000 6000 12000

Unidades fitasa/kg dieta

Ceni

za (%

)

FuenteFuente: Shirley y Edwards, 2003: Shirley y Edwards, 2003

** DietaDieta con 0.46 TP y 0.27 PPcon 0.46 TP y 0.27 PP

Fósforo

FuenteFuente: Shirley y Edwards, 2003: Shirley y Edwards, 2003

12000

Fósforo

2828

• Fitasa incrementa el WSP: Un mal uso de la fitasa puede incrementar elefecto negativo del fosforo

• Cuando se agregan correctamente WSP se logra reducir eficientemente

Dietary factor TP(%)

WSP(ppm)

WSP/P(%)

PhytaseNo 1.468a 1886.57b 12.77b

Yes 1.407b 2394.65a 16.71a

FuenteFuente:: CotoCoto et al.,2007et al.,2007

Fósforo

• CalcioEfecto del nivel de Calcio y P en excreta

0

5

10

15

20

25

30

- 0.2 Ca 2:1 Ca:NPP + 0.2 Ca + 0.4 Ca

Excr

eta

WSP

/TP

FuenteFuente:: CotoCoto et al.,2007et al.,2007

Fósforo

FuenteFuente: Coon et al.,2007: Coon et al.,2007

Fósforo

• Metabolito de Vitamina DUso de 25OHD3 permite reducir la excrecion de P

0.219-0.3180.26925OHD3Si0.271-0.4290.35D3Si0.299-0.3440.32125OHD3No0.345-0.4450.395D3No

95% CIPunto inflexionVit DFitasa

Dietary factor TP(%)

WSP(ppm)

WSP/P(%)

PhytaseNo 1.468a 1886.57b 12.77b

Yes 1.407b 2394.65a 16.71a

Hy-D No 1.497a 2198.93 14.45Yes 1.374b 2082.29 15.04 Fu

ente

Fuen

te:: C

oto

Cot

oet

al.,

2007

et a

l.,20

07Fu

ente

Fuen

te: Y

an y

: Yan

yW

aldr

oup

Wal

drou

p , 2

006

, 200

6

Fósforo

FuenteFuente:: MurerMurer andand HildmannHildmann, 1981, 1981

Fósforo

Conclusiones

• Ambiente, un aspecto de importancia para asegurar lasostenibilidad de la industria

• Grandes avances se han logrado pero existen oportunidadesde mejora

• Nutrición ofrece una seria de alternativas para ayudar amitigar el impacto ambiental

• Nutrición es una herramienta mas dentro de una serie deenfoque ambientales en la industria avícola